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POROUS IMPLANT HAVING HIGH BIOCOMPATIBILITY AND METHOD FOR PRODUCING IT

Patent code P110003402
File No. RJ007P99
Posted date Jun 21, 2011
Application number P2004-327663
Publication number P2006-136457A
Patent number P4522822
Date of filing Nov 11, 2004
Date of publication of application Jun 1, 2006
Date of registration Jun 4, 2010
Inventor
  • (In Japanese)本津 茂樹
  • (In Japanese)速水 尚
  • (In Japanese)西川 博昭
  • (In Japanese)楠 正暢
  • (In Japanese)川島 将実
Applicant
  • (In Japanese)学校法人近畿大学
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title POROUS IMPLANT HAVING HIGH BIOCOMPATIBILITY AND METHOD FOR PRODUCING IT
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a porous implant in which a coating of biocompatible ceramic hardly peels off and does not dissolve in the living body in an early stage and can be fixed to the living bone strongly in a short time, and also to provide a method for producing it.
SOLUTION: An implant substrate 11 constituting the porous implant has a porous layer 12. A plurality of pores 13a and 13b are distributed within the porous layer 12 three-dimensionally. The pores 13a opening toward the surface side and the pores 13b present in the implant substrate side communicate with each other to form open pores 13 in the porous layer 12. The porous layer is coated with a thin coating 14 of biocompatible ceramic to the surface of the pores 13b configuring the open pores 13 on the implant substrate 11 side. The biocompatible ceramic coating is applied by laser ablasion method under high pressure in an atmospheric gas.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


社会の高齢化に伴って、骨粗鬆症、腿骨頸部骨折、関節リウマチ、歯周病等の骨や歯根に損傷を受けた患者が増加しており、このような患者に対しては、患部をインプラントと呼ばれる人工骨、人工関節、人工歯根などと置換する手術、例えば、人工骨頭置換術、人工関節置換術が行われることがある。



このような人工関節や人工歯根は、機械的強度や化学的安定性に優れた純チタン、チタン合金、ステンレスなどの金属から製造されており、このようなインプラントを大腿骨や歯槽骨などの生体骨に固着する方法としては、大きく分けて、骨セメントを使用する方法と、インプラントの表面を粗面化する方法と、インプラントの表面を改質する方法とがある。



骨セメントを使用する方法は、骨セメントと呼ばれるアクリル系樹脂をインプラントと生体骨の隙間に注入してインプラントと生体骨とを固着する方法であるが、患者によっては、骨折や神経の圧迫による痛み等の合併症、血圧低下、ショックが生じることもあり、場合によっては死に至ることもあった。そのため、最近では他の方法が検討されている。



また、インプラントの表面を粗面化する方法は、インプラント表面を粗くすることで表面積を増大させ、骨とインプラント表面の凹凸とのアンカリング効果を生じさせることにより、インプラントの表面と生体骨との間の機械的摩擦を増やし、インプラントを生体骨に固定する方法である。そして、粗面化の具体的な方法としては、陽極酸化、サンドブラスト等により表面処理する方法、純チタンやチタン合金のビ-ズをインプラント基体表面に数層焼き付けて多孔質する方法(例えば、特許文献1参照。)、ファイバーメッシュをインプラント基体に固着させる方法(例えば、特許文献2及び特許文献3参照。)等が挙げられる。



さらに、インプラントの表面を改質する方法は、上記の粗面化する方法よりもより強固に固定できる方法であり、具体的には、インプラント表面に骨等の生体硬組織の主成分であるHAp等の生体親和性セラミックスからなる薄膜を被覆して、インプラントに生体親和性を付与させるとともに、生体親和性セラミックスの骨伝導能により、インプラントを骨と直接結合させて強固に固定する方法である(例えば、特許文献4参照。)。なお、 生体親和性セラミックスをインプラント表面に被覆する技術としては、プラズマ溶射法(例えば、特許文献5参照)が最もよく知られている。



しかし、プラズマ溶射法によってインプラントに生体親和性セラミックスを被覆すると、被覆被膜の厚さが数10μm以上と厚くなって機械的強度が損なわれ、被覆皮膜が剥離するという問題があった。



また、生体親和性セラミックスの融点を超える高温で溶射するため、組成の均一性や結晶性に欠け、固定化する前に生体内で早期に溶解する結果、再手術が必要になるとの問題点もあった。



これらに加えて、インプラント表面の粗面化と生体親和性による相乗効果よって、より強固、且つ、より短期間にインプラントと生体骨とが固定することを期待して、インプラント基体の表面に多孔質層を設けた多孔質インプラント等のように、表面構造が複雑なインプラントに生体親和性セラミックスを被覆することが試みられた(例えば、非特許文献1参照。)。



しかし、プラズマ溶射法による被覆は瞬時に多量のHApを溶射するため、インプラントの表面で目詰まりを起こしてしまい、HApは多孔質インプラントの内部は被覆できず、期待したほど強固、且つ、短期間にインプラントと生体骨とは固定しなかった
【特許文献1】
特開2000-288002号公報
【特許文献2】
特表2002-535109号公報
【特許文献3】
特開2003-220128号公報
【特許文献4】
特開平05-57011号公報
【特許文献5】
特開平08-117250号公報
【非特許文献1】
林和生、人工関節とハイドロキシアパタイト、 バイオマテリアル、 2002, 20-5 、P.322-328.

Field of industrial application (In Japanese)


この発明は、歯や骨など生体硬組織の欠損を補うために使用する多孔質インプラント及びその製造方法に関するものであり、特に、ハイドロキシアパタイト(Ca10(PO4 6 (OH)2 、以下「HAp」と略す。)等の生体親和性セラミックスを用いて、骨等の生体組織との親和性を高めた多孔質インプラント及びその製造方法に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
インプラント基体の表面の一部又は全部に多孔質層を備え、多孔質層中に多孔質層の表面側に開口している空孔及びインプラント基体側に開口している空孔が多数分布しているとともに、多孔質層の表面側に開口している空孔とインプラント基体側に開口している空孔とが非直線的に連通してなる開気孔が存在し、
開気孔を構成するインプラント基体側の空孔表面の少なくとも一部を、レーザーアブレーション法によって、生体親和性セラミックスからなる薄膜で被覆してなる多孔質インプラントであって、
生体親和性セラミックスからなる薄膜を、レーザーアブレーション装置内において、試料から30cm離れた付近の圧力をサーモカップル真空計で測定したときの水蒸気または水蒸気含有ガスのガス圧が1.07~1.33Paとなる条件下で、形成してなる多孔質インプラント。

【請求項2】
 
薄膜を異なる複数の材料により構成することを特徴とする請求項1に記載の多孔質インプラント。

【請求項3】
 
薄膜をハイドロキシアパタイトにより構成することを特徴とする請求項1又は2に記載の多孔質インプラント。

【請求項4】
 
薄膜をリン酸三カルシウムにより構成することを特徴とする請求項1又は2に記載の多孔質インプラント。

【請求項5】
 
多孔質層をインプラント基体の表面に純チタン又はチタン合金からなるビーズを数層焼
き付けて形成することを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載の多孔質インプラント。

【請求項6】
 
インプラント基体と多孔質層とが一体化しており、多孔質インプラントの形状に細線を
圧縮成形して製造することを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載の多孔質インプラント。

【請求項7】
 
インプラント基体の表面の一部又は全部に多孔質層を備え、多孔質層中に多孔質層の表面側に開口している空孔及びインプラント基体側に開口している空孔が多数分布しているとともに、多孔質層の表面側に開口している空孔とインプラント基体側に開口している空孔とが非直線的に連通してなる開気孔が存在する多孔質インプラントに、レーザーアブレーション法により生体親和性セラミックスからなる薄膜を形成する際に、レーザーアブレーション装置内において、試料から30cm離れた付近の圧力をサーモカップル真空計で測定したときの水蒸気または水蒸気含有ガスのガス圧が1.07~1.33Paとなる条件下で、薄膜を形成することを特徴とする多孔質インプラントの製造方法。

【請求項8】
 
多孔質インプラントを回転しながら、薄膜を形成することを特徴とする請求項7に記載
の多孔質インプラントの製造方法。

【請求項9】
 
薄膜を形成したのち、高温水蒸気中で熱処理を行うことを特徴とする請求項8に記載の
多孔質インプラントの製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2004327663thum.jpg
State of application right Registered
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