JP3081316B2 - インプラント材の表面処理方法 - Google Patents
インプラント材の表面処理方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は人工骨、人工歯根等のイ
ンプラント材の表面処理方法に関する。
ンプラント材の表面処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】インプラント材としては金属、セラミッ
クス、有機高分子材料等が利用されているが、一般に異
物を生体内に埋入した場合、材料の周囲組織は異物に対
してある種の生体反応を起こすことが知られている。こ
の場合インプラント材が比較的生体組織に類似している
場合は同化吸収されるが、有害な金属等が埋入された場
合は、周囲の組織はこの異物を速やかに隔離しようとし
て繊維性組織で包み込み、生体外に速やかに排出しよう
とする。一方、骨内埋入材料のうち、ハイドロキシアパ
タイトなどの燐酸カルシウム系材料は周囲組織にほぼ同
化吸収されるのに対し、金属の場合は骨組織との直接結
合が行なわれるかもしくは極めて薄い膜で覆われる。関
節、骨、歯根等の生体硬組織用の材料には、更に静的力
学的強度、耐疲労性などの動的強度、弾性率などについ
ても周囲の骨組織と調和する特性を有することが必要と
される。
クス、有機高分子材料等が利用されているが、一般に異
物を生体内に埋入した場合、材料の周囲組織は異物に対
してある種の生体反応を起こすことが知られている。こ
の場合インプラント材が比較的生体組織に類似している
場合は同化吸収されるが、有害な金属等が埋入された場
合は、周囲の組織はこの異物を速やかに隔離しようとし
て繊維性組織で包み込み、生体外に速やかに排出しよう
とする。一方、骨内埋入材料のうち、ハイドロキシアパ
タイトなどの燐酸カルシウム系材料は周囲組織にほぼ同
化吸収されるのに対し、金属の場合は骨組織との直接結
合が行なわれるかもしくは極めて薄い膜で覆われる。関
節、骨、歯根等の生体硬組織用の材料には、更に静的力
学的強度、耐疲労性などの動的強度、弾性率などについ
ても周囲の骨組織と調和する特性を有することが必要と
される。
【０００３】このような観点から従来比較的生体になじ
み易い金属材料としてＴｉ、Ｔｉ合金、Ｃｒ合金、Ｎｉ
合金、ＴａＮｂ、貴金属等が利用されている。これらＴ
ｉ等の金属材は生体硬組織用材料として好適な機械的特
性を有するところから利用されているのであるが、これ
らは元来不錆であると云われてはいても体内に長期間埋
入される場合には必ずしも完全に不錆であるとはいえな
い面がある。即ち、体液と接する表面には微弱ながら腐
食が生じ、これが材料強度の低下や摺動部の摩耗を促進
する。又金属の腐食の際に金属イオンの周囲の生体組織
への移行が見られるなどの弊害もある。
み易い金属材料としてＴｉ、Ｔｉ合金、Ｃｒ合金、Ｎｉ
合金、ＴａＮｂ、貴金属等が利用されている。これらＴ
ｉ等の金属材は生体硬組織用材料として好適な機械的特
性を有するところから利用されているのであるが、これ
らは元来不錆であると云われてはいても体内に長期間埋
入される場合には必ずしも完全に不錆であるとはいえな
い面がある。即ち、体液と接する表面には微弱ながら腐
食が生じ、これが材料強度の低下や摺動部の摩耗を促進
する。又金属の腐食の際に金属イオンの周囲の生体組織
への移行が見られるなどの弊害もある。
【０００４】このため本発明者等は金属材料の表面を、
前記の如く生体に同化吸収され易いハイドロキシアパタ
イトなどの燐酸カルシウム系材料で被覆処理することを
提案している。即ちその場合、有機もしくは無機燐酸塩
とカルシウム有機錯塩もしくはカルシウム無機塩との飽
和混合水溶液中に被処理基材を挿入し、この被処理基材
と上記混合水溶液との間に通電（放電を含む）を行なっ
て上記被処理基材表面に燐酸カルシウム系物質を析出さ
せるものである。しかしながら上記処理において炭酸カ
ルシウム等が多量に析出し、目的とするハイドロキシア
パタイトＣａ10（ＰＯ4）6 （ＯＨ）2 やアパタイトＣ
ａ5 （ＰＯ4 ）3 等の燐酸カルシウム系物質の析出が少
ないという欠点があった。
前記の如く生体に同化吸収され易いハイドロキシアパタ
イトなどの燐酸カルシウム系材料で被覆処理することを
提案している。即ちその場合、有機もしくは無機燐酸塩
とカルシウム有機錯塩もしくはカルシウム無機塩との飽
和混合水溶液中に被処理基材を挿入し、この被処理基材
と上記混合水溶液との間に通電（放電を含む）を行なっ
て上記被処理基材表面に燐酸カルシウム系物質を析出さ
せるものである。しかしながら上記処理において炭酸カ
ルシウム等が多量に析出し、目的とするハイドロキシア
パタイトＣａ10（ＰＯ4）6 （ＯＨ）2 やアパタイトＣ
ａ5 （ＰＯ4 ）3 等の燐酸カルシウム系物質の析出が少
ないという欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の点に鑑
み、被処理基材の表面にハイドロキシアパタイト等の燐
酸カルシウム系物質を高効率に析出させ、短時間で被処
理基材表面に生体親和性の高い被覆を生成させることが
できる表面処理方法を提供することを目的とする。
み、被処理基材の表面にハイドロキシアパタイト等の燐
酸カルシウム系物質を高効率に析出させ、短時間で被処
理基材表面に生体親和性の高い被覆を生成させることが
できる表面処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、無機燐酸塩類と燐酸エステル類と上記以
外の燐酸有機化合物類とから成る群のなかから選ばれた
少なくとも一種の燐酸化合物と、有機酸カルシウム塩類
とキレートカルシウム塩類とイオノフォアカルシウム塩
類と無機カルシウム化合物類とから成る群のなかから選
ばれた少なくとも一種のカルシウム化合物との混合水溶
液中に被処理基材を挿入し、上記被処理基材を陰極とし
て上記混合水溶液との間に通電し、上記陰極の被処理基
材表面に燐酸カルシウム系物質を析出させるインプラン
ト材の表面処理方法に於いて、上記混合水溶液中に燐酸
を 0.1〜５体積％添加することを特徴とする。而して、
上記無機燐酸塩としては、例えば、燐酸ソーダ、ポリメ
タ燐酸、燐酸カルシウム、その他の無機燐酸塩が挙げら
れ、燐酸エステルとしては、例えば、ジメチルフォスフ
ォレート（ＤＭＰ）、トリメチルフォスフォレート（Ｔ
ＭＰ）、トリブチルフォスフォレート（ＴＢＰ）、トリ
エチルフォスフォレート（ＴＥＰ）、その他の燐酸エス
テルが挙げられ、上記以外の燐酸有機化合物としては、
例えば、燐酸セルローズ、燐酸澱粉、その他の燐酸有機
化合物（但し、上記燐酸エステルとして記載のものを除
く）が挙げられる。また、有機酸カルシウム塩として
は、例えば、酢酸、酪酸、吉草酸、乳酸、グルコン酸、
酒石酸、クエン酸、アジピン酸等の有機酸のカルシウム
塩が挙げられ、キレートカルシウム塩としては、例え
ば、エチレンジアミン四酢酸（Ethylenediamine-N-N-N'
-N'-tetraacetic Acid; ＥＤＴＡ）、ニトリロ三酢酸
（Nitrilo triacetic Acid; ＮＴＡ）、Ｎ−（２−ヒド
ロキシエチル）エチレンジアミン四酢酸〔N-(2-Hydroxy
ethyl)ethylenediamine-N-N'-N'-tetraacetic Acid;
ＨＥＤＴＡ〕等のキレートのカルシウム塩が挙げられ、
イオノフォアカルシウム塩としては、例えば、シクロペ
ンタジエニル、クラウンエーテル、クリプタント等のカ
ルシウム塩が挙げられ、無機カルシウム化合物として
は、例えば、ＣａＣｌ2 、燐酸カルシウム、酸化カルシ
ウム、その他のカルシウム化合物が挙げられる。
め、本発明は、無機燐酸塩類と燐酸エステル類と上記以
外の燐酸有機化合物類とから成る群のなかから選ばれた
少なくとも一種の燐酸化合物と、有機酸カルシウム塩類
とキレートカルシウム塩類とイオノフォアカルシウム塩
類と無機カルシウム化合物類とから成る群のなかから選
ばれた少なくとも一種のカルシウム化合物との混合水溶
液中に被処理基材を挿入し、上記被処理基材を陰極とし
て上記混合水溶液との間に通電し、上記陰極の被処理基
材表面に燐酸カルシウム系物質を析出させるインプラン
ト材の表面処理方法に於いて、上記混合水溶液中に燐酸
を 0.1〜５体積％添加することを特徴とする。而して、
上記無機燐酸塩としては、例えば、燐酸ソーダ、ポリメ
タ燐酸、燐酸カルシウム、その他の無機燐酸塩が挙げら
れ、燐酸エステルとしては、例えば、ジメチルフォスフ
ォレート（ＤＭＰ）、トリメチルフォスフォレート（Ｔ
ＭＰ）、トリブチルフォスフォレート（ＴＢＰ）、トリ
エチルフォスフォレート（ＴＥＰ）、その他の燐酸エス
テルが挙げられ、上記以外の燐酸有機化合物としては、
例えば、燐酸セルローズ、燐酸澱粉、その他の燐酸有機
化合物（但し、上記燐酸エステルとして記載のものを除
く）が挙げられる。また、有機酸カルシウム塩として
は、例えば、酢酸、酪酸、吉草酸、乳酸、グルコン酸、
酒石酸、クエン酸、アジピン酸等の有機酸のカルシウム
塩が挙げられ、キレートカルシウム塩としては、例え
ば、エチレンジアミン四酢酸（Ethylenediamine-N-N-N'
-N'-tetraacetic Acid; ＥＤＴＡ）、ニトリロ三酢酸
（Nitrilo triacetic Acid; ＮＴＡ）、Ｎ−（２−ヒド
ロキシエチル）エチレンジアミン四酢酸〔N-(2-Hydroxy
ethyl)ethylenediamine-N-N'-N'-tetraacetic Acid;
ＨＥＤＴＡ〕等のキレートのカルシウム塩が挙げられ、
イオノフォアカルシウム塩としては、例えば、シクロペ
ンタジエニル、クラウンエーテル、クリプタント等のカ
ルシウム塩が挙げられ、無機カルシウム化合物として
は、例えば、ＣａＣｌ2 、燐酸カルシウム、酸化カルシ
ウム、その他のカルシウム化合物が挙げられる。
【０００７】
【作用】本発明は上記のように、有機もしくは無機の燐
酸塩その他の燐酸化合物と、カルシウム有機錯塩もしく
はカルシウム無機塩その他のカルシウム化合物との混合
水溶液に燐酸を添加濃度 0.1〜５体積％加えた溶液を用
い、この液中に予め形状加工した金属製の被処理基材を
挿入してこの基材を陰極として通電（放電を含む）を行
なって上記陰極の被処理基材の表面にハイドロキシアパ
タイトもしくはアパタイト等の燐酸カルシウム系物質を
析出させるようにしたものであるから、燐酸を添加した
処理混合水溶液中における通電もしくは放電により発生
する熱、衝撃、電界等の作用によって、被処理基材の表
面に炭酸カルシウム等の生成を抑えてアパタイト等の析
出効率を高めた被覆形成をさせることができ、短時間の
処理により被処理基材の表面に極めて容易にアパタイト
薄膜を形成し、生体親和性の高いインプラントを製作す
ることができる。
酸塩その他の燐酸化合物と、カルシウム有機錯塩もしく
はカルシウム無機塩その他のカルシウム化合物との混合
水溶液に燐酸を添加濃度 0.1〜５体積％加えた溶液を用
い、この液中に予め形状加工した金属製の被処理基材を
挿入してこの基材を陰極として通電（放電を含む）を行
なって上記陰極の被処理基材の表面にハイドロキシアパ
タイトもしくはアパタイト等の燐酸カルシウム系物質を
析出させるようにしたものであるから、燐酸を添加した
処理混合水溶液中における通電もしくは放電により発生
する熱、衝撃、電界等の作用によって、被処理基材の表
面に炭酸カルシウム等の生成を抑えてアパタイト等の析
出効率を高めた被覆形成をさせることができ、短時間の
処理により被処理基材の表面に極めて容易にアパタイト
薄膜を形成し、生体親和性の高いインプラントを製作す
ることができる。
【０００８】
【実施例】以下一実施例により本発明を説明すれば、図
１において、１は処理容器で、内部に処理混合水溶液２
を貯蔵する。３は液中に挿入した被処理基材、４は処理
混合水溶液２に通電するために容器１の底に浸漬した通
電電極、５は被処理基材３を陰極として通電電極（陽
極）４との間に通電する電源装置であって、パルス通電
が好ましいが、直流、交流、高周波電流等も単独もしく
は重畳して利用できる。
１において、１は処理容器で、内部に処理混合水溶液２
を貯蔵する。３は液中に挿入した被処理基材、４は処理
混合水溶液２に通電するために容器１の底に浸漬した通
電電極、５は被処理基材３を陰極として通電電極（陽
極）４との間に通電する電源装置であって、パルス通電
が好ましいが、直流、交流、高周波電流等も単独もしく
は重畳して利用できる。
【０００９】処理混合水溶液２の組成の一部となる燐酸
塩その他の燐酸化合物としては次のようなものが利用さ
れる。 （１）無機燐酸塩類： 燐酸ソーダ、ポリメタ燐酸、燐
酸カルシウム、その他の無機燐酸塩 （２）燐酸エステル類： ＤＭＰ、ＴＭＰ、ＴＢＰ、Ｔ
ＥＰ、その他の燐酸エステル （３）上記以外の燐酸有機化合物類： 燐酸セルロー
ズ、燐酸澱粉、その他の燐酸有機化合物（但し、上記燐
酸エステル類として記載のものを除く。）
塩その他の燐酸化合物としては次のようなものが利用さ
れる。 （１）無機燐酸塩類： 燐酸ソーダ、ポリメタ燐酸、燐
酸カルシウム、その他の無機燐酸塩 （２）燐酸エステル類： ＤＭＰ、ＴＭＰ、ＴＢＰ、Ｔ
ＥＰ、その他の燐酸エステル （３）上記以外の燐酸有機化合物類： 燐酸セルロー
ズ、燐酸澱粉、その他の燐酸有機化合物（但し、上記燐
酸エステル類として記載のものを除く。）
【００１０】又、処理混合水溶液２の組成の一部となる
カルシウム塩その他のカルシウム化合物としては次のよ
うなものが用いられる。 （１）有機酸カルシウム塩類： 酢酸、酪酸、吉草酸、
乳酸、グルコン酸、酒石酸、クエン酸、アジピン酸等の
有機酸のカルシウム塩 （２）キレートカルシウム塩類： ＥＤＴＡ、ＮＴＡ、
ＨＥＤＴＡ等のキレートのカルシウム塩 （３）イオノフォアカルシウム塩類： シクロペンタジ
エニル、クラウンエーテル、クリプタント等のカルシウ
ム塩 （４）無機カルシウム化合物類： ＣａＣｌ2 、燐酸カ
ルシウム、酸化カルシウム、その他のカルシウム化合物
カルシウム塩その他のカルシウム化合物としては次のよ
うなものが用いられる。 （１）有機酸カルシウム塩類： 酢酸、酪酸、吉草酸、
乳酸、グルコン酸、酒石酸、クエン酸、アジピン酸等の
有機酸のカルシウム塩 （２）キレートカルシウム塩類： ＥＤＴＡ、ＮＴＡ、
ＨＥＤＴＡ等のキレートのカルシウム塩 （３）イオノフォアカルシウム塩類： シクロペンタジ
エニル、クラウンエーテル、クリプタント等のカルシウ
ム塩 （４）無機カルシウム化合物類： ＣａＣｌ2 、燐酸カ
ルシウム、酸化カルシウム、その他のカルシウム化合物
【００１１】一般に以上の処理混合水溶液は飽和溶液を
用いるが、本発明においては、上記燐酸塩その他の燐酸
化合物とカルシウム塩その他のカルシウム化合物との混
合水溶液に、更に 0.1〜５体積％の燐酸Ｈ3 ＰＯ4 を追
加混合した水溶液を用いることが特徴である。この混合
水溶液２中に被処理基材３を挿入した状態で、電源５か
ら通電すると電解作用により酸素、水素ガス、水蒸気等
の多量のガス６が発生し、これが陰極の被処理体基材３
の表面に付着し、陰極面を覆うようになる。（尚このよ
うな作用は陽極側には発生しない。）この電解発生ガス
のために等価的には通電回路中に直列抵抗が入ったこと
と同様になり、この抵抗はガス発生量に比例し、混合水
溶液と陰極間の間隙抵抗値が増大する。電解電流を更に
増大して限界電流を越えると放電が発生するようにな
る。即ち、電流を増大すると発生ガスも増加し、抵抗値
がガスの発生量に比例して増大し、ジュール熱が発生し
加熱が始まる。次第に陰極（被処理基材）３の周辺の液
が温度上昇を起こし、水蒸気と電解ガスなどのために発
生ガス部分で放電が発生するようになる。混合水溶液２
と陰極３間で放電が発生するようになれば増々温度が上
昇し、それにつれて水蒸気とガスの発生量が増加し陰極
３面を包んだ状態になり抵抗値が増大して急速に加熱し
温度上昇するようになる。陰極周辺の液が 100℃近くに
なると、水蒸気と電解ガスのために発生ガス部分で放電
が盛んに起こり、この液２と陰極３面間で放電状態が形
成されると増々温度上昇し急激に加熱されるようにな
る。そのため陰極３とその周囲の温度は容易に 1,000〜
2,000℃程度まで加熱される。この放電の加熱作用、衝
撃効果、放電電界等によって加熱された陰極３の表面に
は混合水溶液成分の化学反応によって生成するハイドロ
キシアパタイトＣａ10（ＰＯ4）6 （ＯＨ）2 若しくは
アパタイトＣａ5 （ＰＯ4 ）3 が析出溶着被覆する。こ
の生成被膜は被処理基材（陰極）３の温度上昇によって
更に焼付等の熱処理され、強く溶着して被処理基材との
密着性を高め、強固なアパタイト膜が形成される。また
このアパタイト膜は基材に対して厚さ数μｍから10数μ
ｍの均一な被膜となって生成するので、インプラント表
面処理として有効に利用することができる。
用いるが、本発明においては、上記燐酸塩その他の燐酸
化合物とカルシウム塩その他のカルシウム化合物との混
合水溶液に、更に 0.1〜５体積％の燐酸Ｈ3 ＰＯ4 を追
加混合した水溶液を用いることが特徴である。この混合
水溶液２中に被処理基材３を挿入した状態で、電源５か
ら通電すると電解作用により酸素、水素ガス、水蒸気等
の多量のガス６が発生し、これが陰極の被処理体基材３
の表面に付着し、陰極面を覆うようになる。（尚このよ
うな作用は陽極側には発生しない。）この電解発生ガス
のために等価的には通電回路中に直列抵抗が入ったこと
と同様になり、この抵抗はガス発生量に比例し、混合水
溶液と陰極間の間隙抵抗値が増大する。電解電流を更に
増大して限界電流を越えると放電が発生するようにな
る。即ち、電流を増大すると発生ガスも増加し、抵抗値
がガスの発生量に比例して増大し、ジュール熱が発生し
加熱が始まる。次第に陰極（被処理基材）３の周辺の液
が温度上昇を起こし、水蒸気と電解ガスなどのために発
生ガス部分で放電が発生するようになる。混合水溶液２
と陰極３間で放電が発生するようになれば増々温度が上
昇し、それにつれて水蒸気とガスの発生量が増加し陰極
３面を包んだ状態になり抵抗値が増大して急速に加熱し
温度上昇するようになる。陰極周辺の液が 100℃近くに
なると、水蒸気と電解ガスのために発生ガス部分で放電
が盛んに起こり、この液２と陰極３面間で放電状態が形
成されると増々温度上昇し急激に加熱されるようにな
る。そのため陰極３とその周囲の温度は容易に 1,000〜
2,000℃程度まで加熱される。この放電の加熱作用、衝
撃効果、放電電界等によって加熱された陰極３の表面に
は混合水溶液成分の化学反応によって生成するハイドロ
キシアパタイトＣａ10（ＰＯ4）6 （ＯＨ）2 若しくは
アパタイトＣａ5 （ＰＯ4 ）3 が析出溶着被覆する。こ
の生成被膜は被処理基材（陰極）３の温度上昇によって
更に焼付等の熱処理され、強く溶着して被処理基材との
密着性を高め、強固なアパタイト膜が形成される。また
このアパタイト膜は基材に対して厚さ数μｍから10数μ
ｍの均一な被膜となって生成するので、インプラント表
面処理として有効に利用することができる。
【００１２】次に実験例を説明すると、クエン酸カルシ
ウム５％と燐酸カルシウム20％の過飽和混合水溶液に、
燐酸を体積％で次の通り添加し、混合水溶液中にＴｉ材
を挿入し、これを陰極として電界液中放電を行なった。
通電条件は平均電圧60Ｖ、平均電流１Ａで、40秒の処理
によりＴｉ材の表面に厚さ約15μｍ程度のアパタイト膜
が形成できる。
ウム５％と燐酸カルシウム20％の過飽和混合水溶液に、
燐酸を体積％で次の通り添加し、混合水溶液中にＴｉ材
を挿入し、これを陰極として電界液中放電を行なった。
通電条件は平均電圧60Ｖ、平均電流１Ａで、40秒の処理
によりＴｉ材の表面に厚さ約15μｍ程度のアパタイト膜
が形成できる。
【００１３】 表１ 燐酸添加量 生成膜中の析出物 ０体積％ ハイドロキシアパタイト 20％ 炭酸カルシウム 80％ １体積％ 〃 70％ 〃 30％ ２体積％ 〃 100％ ３体積％ 〃 80％ 燐酸三カルシウム 20％ ４体積％ 〃 45％ 〃 55％ ５体積％ 〃 25％ 〃 75％ ６体積％ 〃 15％ 〃 85％
【００１４】この実験結果をグラフ表示すると図２のよ
うになり、ハイドロキシアパタイトの析出量は燐酸の添
加量が２〜３体積％のとき最大になり、添加量 0.1〜５
体積％程度の範囲で20〜25％程度以上になることが理解
される。このハイドロキシアパタイト被膜は同時に放電
熱による溶着焼付処理が行われ、被処理基材に対する密
着性に優れ、強度の高い薄膜であって生体親和性に富
み、この薄膜形成処理によってＴｉ等のインプラント材
を安全に骨内埋入処理することができるようになる。
うになり、ハイドロキシアパタイトの析出量は燐酸の添
加量が２〜３体積％のとき最大になり、添加量 0.1〜５
体積％程度の範囲で20〜25％程度以上になることが理解
される。このハイドロキシアパタイト被膜は同時に放電
熱による溶着焼付処理が行われ、被処理基材に対する密
着性に優れ、強度の高い薄膜であって生体親和性に富
み、この薄膜形成処理によってＴｉ等のインプラント材
を安全に骨内埋入処理することができるようになる。
【００１５】図３は歯科インプラントにアパタイトの表
面処理をした実施例で、７がＴｉ、Ｔｉ合金等の金属材
で加工形成した人工歯根（インプラント）で、脱落もし
くは抜出した歯牙に代わり、顎骨内に埋入、植立して人
工の支台歯として用いるもので、歯茎を縦に貫通し顎骨
の骨髄まで挿入して固定するブレード部分を主体に表面
処理してアパタイト薄膜８を形成する。このアパタイト
薄膜８は前記の液中放電処理によって厚さ10μｍ程度に
形成する。この薄膜８の形成によってブレード表面は完
全に覆われ顎骨９内においてブレード金属が直接触れる
ことがないようになる。インプラントの首部は歯肉粘膜
10によって覆われるが、アパタイト膜は歯肉10とのなじ
みが極めてよいのでインプラントと歯肉との間にすきま
ができることもなく密着して歯肉10が盛り上がり、歯茎
に細菌が入り込んで感染を起こす危険性もない。このよ
うに安定的に強固に埋設されたインプラントの頭部に金
属、ポーセレンなどの歯冠11を極めて安定した状態で固
定支持することができる。
面処理をした実施例で、７がＴｉ、Ｔｉ合金等の金属材
で加工形成した人工歯根（インプラント）で、脱落もし
くは抜出した歯牙に代わり、顎骨内に埋入、植立して人
工の支台歯として用いるもので、歯茎を縦に貫通し顎骨
の骨髄まで挿入して固定するブレード部分を主体に表面
処理してアパタイト薄膜８を形成する。このアパタイト
薄膜８は前記の液中放電処理によって厚さ10μｍ程度に
形成する。この薄膜８の形成によってブレード表面は完
全に覆われ顎骨９内においてブレード金属が直接触れる
ことがないようになる。インプラントの首部は歯肉粘膜
10によって覆われるが、アパタイト膜は歯肉10とのなじ
みが極めてよいのでインプラントと歯肉との間にすきま
ができることもなく密着して歯肉10が盛り上がり、歯茎
に細菌が入り込んで感染を起こす危険性もない。このよ
うに安定的に強固に埋設されたインプラントの頭部に金
属、ポーセレンなどの歯冠11を極めて安定した状態で固
定支持することができる。
【００１６】上記のように液中放電を利用したアパタイ
トの生成被覆は極めて短時間に簡単に処理することがで
き、その被覆は放電熱によって被処理基材表面に溶着し
焼き付けられるようになるので、基材との密着性は極め
て高く、試験によれば10cm2当たり約60〜70kg程度にな
る。被膜の厚さも数10秒から数分間の放電処理によって
容易に数μｍから数10μｍの膜厚に形成することがで
き、かつまた処理時間を制御することによって生成膜の
厚さの制御が容易に可能となる。従来プラズマ溶射によ
る被膜成形法があるが、これによる場合、膜厚が50μｍ
にもなり厚くなり過ぎて基材の形状精度を維持すること
ができなくなると共に、基材との密着性も悪くなり所定
の強度を達成できない欠点があったが、上記放電による
被覆によれば処理時間によって被膜の厚さの制御が容易
で、インプラント材の表面被覆として好適な10μｍ以下
の膜厚コントロールが極めて容易にできる。この薄膜形
成によって基材との密着性が高くなり、基材の形状精度
を高精度に維持でき、骨内埋込みにおいて強度を高め、
生体親和性の高い安全で安定した強固な埋込み固定が可
能となる。
トの生成被覆は極めて短時間に簡単に処理することがで
き、その被覆は放電熱によって被処理基材表面に溶着し
焼き付けられるようになるので、基材との密着性は極め
て高く、試験によれば10cm2当たり約60〜70kg程度にな
る。被膜の厚さも数10秒から数分間の放電処理によって
容易に数μｍから数10μｍの膜厚に形成することがで
き、かつまた処理時間を制御することによって生成膜の
厚さの制御が容易に可能となる。従来プラズマ溶射によ
る被膜成形法があるが、これによる場合、膜厚が50μｍ
にもなり厚くなり過ぎて基材の形状精度を維持すること
ができなくなると共に、基材との密着性も悪くなり所定
の強度を達成できない欠点があったが、上記放電による
被覆によれば処理時間によって被膜の厚さの制御が容易
で、インプラント材の表面被覆として好適な10μｍ以下
の膜厚コントロールが極めて容易にできる。この薄膜形
成によって基材との密着性が高くなり、基材の形状精度
を高精度に維持でき、骨内埋込みにおいて強度を高め、
生体親和性の高い安全で安定した強固な埋込み固定が可
能となる。
【００１７】尚、図１の実施例において、処理容器内の
混合水溶液２は別途設けた貯蔵タンクに貯蔵しておき、
これをポンプによって処理容器１との間を循環させなが
ら放電処理を行なうようにしてもよい。その場合、ポン
プによる供給回路中に液温制御装置、イオン濃度制御装
置等を設けて温度及び濃度をコントロールしながら混合
水溶液の循環供給を行ない、常に一定の溶液条件で安定
した処理を行なうようにすることが推奨される。
混合水溶液２は別途設けた貯蔵タンクに貯蔵しておき、
これをポンプによって処理容器１との間を循環させなが
ら放電処理を行なうようにしてもよい。その場合、ポン
プによる供給回路中に液温制御装置、イオン濃度制御装
置等を設けて温度及び濃度をコントロールしながら混合
水溶液の循環供給を行ない、常に一定の溶液条件で安定
した処理を行なうようにすることが推奨される。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、本発明は、前記燐酸塩そ
の他の燐酸化合物とカルシウム塩その他のカルシウム化
合物との混合水溶液を基礎とし、この混合水溶液に更に
燐酸を 0.1〜５体積％加えた溶液を用い、この混合水溶
液中に人工歯根とか人工骨等の金属製インプラント材
（被処理基材）を挿入し、上記基材を陰極として混合水
溶液との間に通電を行ない、電解並びに液中放電を行わ
せることにより上記被処理基材の表面にアパタイトを生
成被覆させるようにしたものであるから、基材表面に短
時間で容易にアパタイトの形成処理を施すことができ、
アパタイト成分の高い良質の析出膜を形成することがで
きる。又アパタイト被膜の膜厚制御が容易で、10μｍ程
度の最良の薄膜形成が容易で、同時になされる放電熱に
よる溶着焼付処理によって密着性のよい強度の高いアパ
タイト薄膜が容易に形成できる効果がある。
の他の燐酸化合物とカルシウム塩その他のカルシウム化
合物との混合水溶液を基礎とし、この混合水溶液に更に
燐酸を 0.1〜５体積％加えた溶液を用い、この混合水溶
液中に人工歯根とか人工骨等の金属製インプラント材
（被処理基材）を挿入し、上記基材を陰極として混合水
溶液との間に通電を行ない、電解並びに液中放電を行わ
せることにより上記被処理基材の表面にアパタイトを生
成被覆させるようにしたものであるから、基材表面に短
時間で容易にアパタイトの形成処理を施すことができ、
アパタイト成分の高い良質の析出膜を形成することがで
きる。又アパタイト被膜の膜厚制御が容易で、10μｍ程
度の最良の薄膜形成が容易で、同時になされる放電熱に
よる溶着焼付処理によって密着性のよい強度の高いアパ
タイト薄膜が容易に形成できる効果がある。
【００１９】金属基材の表面にこのようなアパタイト被
膜を形成することによって、骨内インプラントとして生
体親和性の高い良好なものが容易に製造できる。即ち骨
は繊維性有機質にカルシウム、燐酸、炭酸などのミネラ
ル質が沈着した独特の粘弾性をもっている。天然骨のミ
ネラル質の化学式や結晶構造については従来より研究が
行なわれ、結晶構造はハイドロキシアパタイトＣａ
10（ＰＯ4 ）6 （ＯＨ）2の構造を有することが知られ
ている。従ってこのアパタイト被覆形成処理したインプ
ラントを骨内に埋入すると、生物学的な同化吸収作用を
受けると同時にその部位に新生骨の形成が促進され、イ
ンプラントは骨と一体に強固に結合するようになる。又
基材金属としては、静的力学的強度、耐疲労性などの動
的強度、弾性率等、周囲の骨組織と調和する特性を有す
るＴｉ材等を選定することによって、機械的にも非常に
親和性の高い人工歯根や人工骨を得ることができる。又
金属製基材とアパタイト被覆とは高い密着性を保って基
材表面を覆うので、金属と体液が直接接触することはな
く、腐食による摩耗、強度低下などの弊害も防止できる
効果がある。
膜を形成することによって、骨内インプラントとして生
体親和性の高い良好なものが容易に製造できる。即ち骨
は繊維性有機質にカルシウム、燐酸、炭酸などのミネラ
ル質が沈着した独特の粘弾性をもっている。天然骨のミ
ネラル質の化学式や結晶構造については従来より研究が
行なわれ、結晶構造はハイドロキシアパタイトＣａ
10（ＰＯ4 ）6 （ＯＨ）2の構造を有することが知られ
ている。従ってこのアパタイト被覆形成処理したインプ
ラントを骨内に埋入すると、生物学的な同化吸収作用を
受けると同時にその部位に新生骨の形成が促進され、イ
ンプラントは骨と一体に強固に結合するようになる。又
基材金属としては、静的力学的強度、耐疲労性などの動
的強度、弾性率等、周囲の骨組織と調和する特性を有す
るＴｉ材等を選定することによって、機械的にも非常に
親和性の高い人工歯根や人工骨を得ることができる。又
金属製基材とアパタイト被覆とは高い密着性を保って基
材表面を覆うので、金属と体液が直接接触することはな
く、腐食による摩耗、強度低下などの弊害も防止できる
効果がある。
【図１】本発明方法の一実施例図である。
【図２】本発明の効果を示すグラフ図である。
【図３】本発明方法の処理による人工歯根の実施例構造
図である。
図である。
１ 処理容器 ２ 処理混合水溶液 ３ 被処理基材（陰極） ４ 通電電極（陽極） ５ 電源 ６ 発生ガス ７ 人工歯根 ８ アパタイト薄膜 ９ 顎骨 10 歯肉粘膜 11 歯冠
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−63062（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−99869（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−46164（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−255515（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61L 27/00 - 27/60 A61C 8/00
Claims (3)
- 【請求項１】 無機燐酸塩類と燐酸エステル類と上記以
外の燐酸有機化合物類とから成る群のなかから選ばれた
少なくとも一種の燐酸化合物と、有機酸カルシウム塩類
とキレートカルシウム塩類とイオノフォアカルシウム塩
類と無機カルシウム化合物類とから成る群のなかから選
ばれた少なくとも一種のカルシウム化合物との混合水溶
液(2) 中に被処理基材(3) を挿入し、上記被処理基材を
陰極として上記混合水溶液との間に通電し、上記陰極の
被処理基材表面に燐酸カルシウム系物質を析出させるイ
ンプラント材の表面処理方法に於いて、上記混合水溶液
(2)中に燐酸を 0.1〜５体積％添加することを特徴とす
るインプラント材の表面処理方法。 - 【請求項２】 上記通電をパルス電流により行なう請求
項１に記載のインプラント材の表面処理方法。 - 【請求項３】 被処理基材表面に析出させる上記燐酸カ
ルシウムがアパタイト、ハイドロキシアパタイト又はこ
れらの混合体である請求項１に記載のインプラント材の
表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03303242A JP3081316B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | インプラント材の表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03303242A JP3081316B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | インプラント材の表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05285212A JPH05285212A (ja) | 1993-11-02 |
| JP3081316B2 true JP3081316B2 (ja) | 2000-08-28 |
Family
ID=17918590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03303242A Expired - Fee Related JP3081316B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | インプラント材の表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3081316B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| DE19504386C2 (de) * | 1995-02-10 | 1997-08-28 | Univ Dresden Tech | Verfahren zur Herstellung einer gradierten Beschichtung aus Calciumphosphatphasen und Metalloxidphasen auf metallischen Implantaten |
| JPH10102288A (ja) * | 1996-09-24 | 1998-04-21 | Queen Mary & Westfield College | リン酸カルシウム化合物のコーティング方法 |
| JP2005027930A (ja) * | 2003-07-08 | 2005-02-03 | Ishifuku Metal Ind Co Ltd | 骨補填材 |
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| GB0720982D0 (en) * | 2007-10-25 | 2007-12-05 | Plasma Coatings Ltd | Method of forming a bioactive coating |
| JP2010057590A (ja) * | 2008-09-02 | 2010-03-18 | Olympus Corp | 移植材とその製造方法 |
| JP2010063534A (ja) * | 2008-09-09 | 2010-03-25 | Olympus Corp | 移植材とその製造方法 |
| JP2010125156A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Olympus Corp | 移植材とその製造方法 |
| JP5696447B2 (ja) * | 2010-11-25 | 2015-04-08 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 表面処理金属材料の製造方法 |
| JP5728321B2 (ja) * | 2011-07-21 | 2015-06-03 | 日本特殊陶業株式会社 | 生体インプラントの製造方法 |
-
1991
- 1991-11-19 JP JP03303242A patent/JP3081316B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05285212A (ja) | 1993-11-02 |
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