專利名稱：植入體及其制造方法和牙科用植入物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以密合狀態(tài)固定在骨上的植入體，例如在恒齒的齒根缺損等時埋入頌 骨等的植入體及其制造方法、和牙科用植入物。
背景技術(shù)：
一直以來，將適用的植入體進行埋設(shè)等以接觸狀態(tài)固定于骨中，用作人造骨、骨接 合材料或骨填充材料等。例如，如果由于蟲牙或破損等導致恒齒齒根喪失，可以采用將植入體插入并固定 于牙槽骨的鉆孔中這樣的牙科用植入物。所述牙科用植入物通常由固定于牙槽骨的植入 體、螺合于該植入體且能安裝人造牙冠的基牙構(gòu)成?，F(xiàn)在，作為構(gòu)成所述植入體的材料，多采用純鈦，但如果是純鈦，會有可能出現(xiàn)金 屬過敏或細菌附著較多等不便，因此，近年來，作為適合用于植入體的其他材料，人們正在 研究諸如生物親和性和機械強度優(yōu)異的陶瓷材料。例如，在專利文獻1中記載了作為植入 物材料的包括陶瓷材料在內(nèi)的幾種材料。另外，在所述專利文獻1中記載了如下內(nèi)容，即 為了賦予其生物學適應(yīng)性，對植入物的表面進行化學、電化學、機械或激光處理等使其粗 化?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻1 特許第4046213號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題所述現(xiàn)有技術(shù)中仍有以下問題。即，在所述專利文獻1記載的技術(shù)中，通過在植入物表面進行機械處理或激光處 理等使其粗化，提高了其生物學適應(yīng)性，但僅僅使其粗化是不夠的，這樣難以獲得良好的生 物親和性及較高程度的骨結(jié)合。因此，就需要具有更好的生物親和性且能強化骨結(jié)合的植 入體，尤其是希望由生物親和性和機械強度等優(yōu)異的陶瓷材料形成的植入體。本發(fā)明是鑒于所述課題而做出的，其目的在于，提供一種能得到良好的生物親和 性及較高程度的骨結(jié)合的植入體及其制造方法和牙科用植入物。解決問題的手段為解決所述問題，本發(fā)明采用了以下構(gòu)成。S卩，本發(fā)明的植入體是以接觸狀態(tài)固定 于骨上的植入體，其特征在于，由以氧化鋯形成的母材部和形成于該母材部的表面且硬度 比所述母材部更低的表面層構(gòu)成。由于該植入體是由氧化鋯形成的母材部和形成于該母材部的表面且硬度比母材 部更低的表面層構(gòu)成的，因此不僅由氧化鋯形成的母材部使得其機械強度優(yōu)異，而且柔性 且軟質(zhì)的表面層發(fā)揮作為緩和骨與母材部的硬度差的緩沖層的作用，且柔性的表面使得骨 密合性進一步提高。
另外，本發(fā)明的植入體的特征在于，在所述表面層上形成有多個裂紋。即，在該植 入體中，由于表面層上形成有多個裂紋，因此不僅被粗化，而且骨細胞能進入表面層的裂紋 中，骨細胞一進入，接觸面積就大幅度增加且能夠得到楔入效果，就能夠得到更高的骨密合 性和更高的骨結(jié)合。另外，本發(fā)明的植入體的特征在于，所述表面層的硬度在所述骨的硬度以下。艮口， 在該植入體中，由于表面層的硬度在骨的硬度以下，因此表面層是與骨同等硬度或比骨更 軟質(zhì)的柔性表面，這樣就使得骨組織變得更容易密合。另外，本發(fā)明的植入體的特征在于，所述表面層由氫氧化鋯形成。即，在該植入體 中，由于表面層由氫氧化鋯形成，因此通過表面層的氫氧化鋯，能得到表面層與骨組織的良 好的生物親和性及較高程度的骨結(jié)合。即，可以認為，該表面層的氫氧化鋯具有離子交換作 用，能實現(xiàn)鈣離子的增加及細胞運動性等的增強，大幅度提高骨密合性。本發(fā)明的牙科用植入物的特征在于，其具備插入并固定于作為所述骨的牙槽骨的 鉆孔中的所述本發(fā)明的植入體。S卩，在該牙科用植入物中，由于具備插入并固定于牙槽骨的鉆孔的所述本發(fā)明的 植入體，因此其機械強度優(yōu)異，且能通過柔性且軟質(zhì)的表面層得到對牙槽骨的較高的骨密 合性。本發(fā)明的植入體的制造方法是以接觸狀態(tài)固定于骨上的植入體的制造方法，其特 征在于具有如下步驟在包含水分的空氣中用激光對氧化鋯形成的母材部表面進行照射而 形成硬度比所述母材部更低的氫氧化鋯表面層。S卩，在該植入體的制造方法中，由于在包含水分的空氣中用激光對氧化鋯形成的 母材部表面進行照射而形成硬度比所述母材部更低的氫氧化鋯表面層，因此能在母材部表 面上容易地形成骨密合性高的軟質(zhì)氫氧化鋯表面層。即，例如被固體激光等短波激光照射 的母材部的氧化鋯，由于激光的高能量，表面性狀改變而粗化，不僅如此，也能使氧化鋯與 水分發(fā)生反應(yīng)形成氫氧化物類物質(zhì)即氫氧化物(氫氧化鋯)表面層。另外，由于通過該制 法獲得的氫氧化鋯表面層形成有多個裂紋，能使其低硬度化。另外，本發(fā)明的植入體的制造方法的特征在于，所述激光為基于Nd:YAG激光或 YVO4激光的基本波激光。即，在該植入體的制造方法中，作為激光，通過采用基于Nd: YAG激 光或YVO4激光的基本波激光，能通過短波、高能量的激光在氧化鋯母材部表面形成氫氧化 鋯表面層，并且能容易地形成多個裂紋。另外，本發(fā)明的植入體的制造方法的特征在于，通過所述激光的照射使所述表面 層的硬度在所述骨的硬度以下。即，如上所述，在該植入體的制造方法中，由于通過激光的 照射使表面層的硬度在骨的硬度以下，因此能得到更容易與骨組織密合的表面層。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明可以達到以下效果。S卩，根據(jù)本發(fā)明的植入體及其制造方法，由于在由氧化鋯形成的母材部的表面形 成有硬度比母材部更低的表面層，因此不僅通過氧化鋯母材部使得機械強度優(yōu)異，而且柔 性且軟質(zhì)的表面層發(fā)揮作為緩和骨與母材部的硬度差的緩沖層的作用，且柔性的表面使得 骨密合性進一步提高。因此，作為植入體，能得到良好的生物親和性及較高程度的骨結(jié)合。 尤其是，由于所述植物體被插入并固定于牙槽骨的鉆孔中而適合用作牙科用植入物的植入體，因此能得到對牙槽骨的較高的密合性。


圖1是表示在本發(fā)明的植入體及其制造方法和牙科用植入物的一個實施方案中， 牙科用植入物的正視圖。圖2是在本實施方案中，示出植入體的概略的主要部分放大剖視圖。圖3是在本發(fā)明的植入體及其制造方法和牙科用植入物的比較例及實施例中，示 出表面紅外分光光度分析結(jié)果的圖表。圖4是在本發(fā)明的植入體及其制造方法和牙科用植入物的實施例中，拍攝植入體 表面的SEM圖像。圖5是在本發(fā)明的植入體及其制造方法和牙科用植入物的實施例中，拍攝植入體 表面的SEM圖像。圖6是在本發(fā)明的植入體及其制造方法和牙科用植入物的實施例中，拍攝植入體 表面的SEM圖像。圖7是在本發(fā)明的植入體及其制造方法和牙科用植入物的比較例中，實際上將植 入體埋入實驗用大鼠內(nèi)，用光學顯微鏡觀察的經(jīng)過四周后的狀態(tài)的主要部分剖面的放大照 片。圖8是在本發(fā)明的植入體及其制造方法和牙科用植入物的比較例中，將植入體埋 入實驗用大鼠內(nèi)后，用光學顯微鏡觀察的經(jīng)過四周后的狀態(tài)的主要部分剖面的放大照片。圖9是在本發(fā)明的植入體及其制造方法和牙科用植入物的實施例中，將植入體埋 入實驗用大鼠內(nèi)后，用光學顯微鏡觀察的經(jīng)過四周后的狀態(tài)的主要部分剖面的放大照片。圖10是在本發(fā)明的植入體及其制造方法和牙科用植入物的實施例中，將植入體 埋入實驗用大鼠內(nèi)后，用光學顯微鏡觀察的經(jīng)過四周后的狀態(tài)的主要部分剖面的放大照 片。圖11是在本發(fā)明的植入體及其制造方法和牙科用植入物的比較例中，將植入體 埋入實驗用大鼠內(nèi)后，用光學顯微鏡觀察的經(jīng)過四周后的狀態(tài)的主要部分剖面的放大照 片。圖12是在本發(fā)明的植入體及其制造方法和牙科用植入物的實施例中，將植入體 埋入實驗用大鼠內(nèi)后，用光學顯微鏡觀察的經(jīng)過四周后的狀態(tài)的主要部分剖面的放大照 片。附圖標記說明1...牙科用植入物、2...植入體、2a...母材部、2b...表面層、W...裂紋
具體實施例方式以下，參照圖1及圖2，對本發(fā)明的植入體及其制造方法和牙科用植入物的一個實 施方案進行說明。如圖1所示，本實施方案的植入體2是以接觸狀態(tài)固定于骨上的植入體，其適用于 插入并固定于作為所述骨的牙槽骨的鉆孔中的牙科用植入物1的植入體。該植入體2大致呈越靠近下部(頂端側(cè))外徑越小的尖端更細的圓柱狀。該植入體2在外周形成陽螺紋部3，該陽螺紋部3是在植入體2的軸向上逐漸改變形狀而形成的。 另外，陽螺紋部3的頂端側(cè)作為在螺紋上設(shè)置了切削槽的自攻(self-tapping)螺紋部3a， 能直接螺入固定于牙槽骨的鉆孔。在該植入體2的上部，基牙(圖示略)能通過螺紋結(jié)構(gòu)等結(jié)合方式固定。例如，在 基牙的下部形成陽螺紋，在植入體2的上部形成能夠螺合基牙下部的陽螺紋的陰螺紋(圖 示略)。另外，對于植入體2，如圖2所示，植入體2由以氧化鋯形成的母材部加和在該母 材部加的表面由硬度比母材部加更低的氫氧化鋯形成的表面層2b構(gòu)成。在該表面層2b上，形成有多個裂紋，使表面的硬度進一步降低。所述表面層2b的硬度在牙槽骨的硬度以下，通常的牙槽骨的維氏硬度 (Vickers-hardness)為500Hv左右，與此相比，本實施方案的表面層2b的硬度為300Hv左 右ο接著，對所述牙科用植入物1的植入體2的制造方法進行說明。首先，用氧化鋯(氧化鋯陶瓷)制作呈包含陽螺紋部3的所述外部形狀的植入體 2的母材部加。接著，在包含水分的空氣中(包含水蒸氣的氛圍氣體中)用激光對母材部加的表 面進行照射而形成氫氧化鋯表面層2b。此時，使用的激光需要是高能量的激光，因此，使用 諸如基于固體激光Nd: YAG激光或YVO4激光的激光(基本波)。另外，照射該激光時，以表面層2b的硬度在牙槽骨的硬度以下的方式進行設(shè)定。 即，牙槽骨的維氏硬度通常為500Hv左右，因此，在本實施方案中，以形成硬度300Hv左右的 表面層2b的方式設(shè)定Nd: YAG激光或YVO4激光的輸出功率而照射。通過該激光照射，形成 變黑的表面層2b。這樣，由于本實施方案的植入體2及具備該植入體的牙科用植入物1由以氧化鋯 形成的母材部加和形成于該母材部加的表面上且硬度比母材部加更低的表面層2b構(gòu)成， 因此，不僅氧化鋯母材部加使得機械強度優(yōu)異，而且柔性且軟質(zhì)的表面層2b發(fā)揮作為緩和 牙槽骨等骨與母材部加的硬度差的緩沖層的作用，且柔性的表面使骨密合性進一步提高。尤其是，由于表面層2b上形成有多個裂紋W，因此，其不僅被粗化，而且骨細胞能 進入表面層2b的裂紋W中，骨細胞一進入，接觸面積就大幅度增加且能夠得到楔入效果，就 能夠得到更高的骨密合性和更高的骨結(jié)合。即，在像現(xiàn)有的那樣表面致密、高硬度的陶瓷材料的植入物中，僅僅只使表面粗 糙，骨密合性的提高是有限度的，但在本實施方案的植入體2中，通過表面形成的多個裂紋 W，表面層2b的硬度進一步降低，且介由裂紋W骨細胞能進入至內(nèi)部，骨細胞一進入，由于接 觸面積的增大和楔入效果，就能夠得到更高的骨密合性和更高的骨結(jié)合性。另外，由于表面層2b的硬度在牙槽骨等骨的硬度以下，因此，表面是與牙槽骨等 骨同等硬度或比牙槽骨等骨更軟質(zhì)、柔性的表面，因此骨組織就變得更容易密合。進而，由于表面層2b由氫氧化鋯形成，因此通過表面層2b的氫氧化鋯，能得到與 骨組織的良好的生物親和性及較高程度的骨結(jié)合。即，可以認為，該表面層2b的氫氧化鋯 具有離子交換作用，能實現(xiàn)鈣離子的增加及細胞成長性增強，大幅度提高骨密合性。另外，植入體2的制造方法中，由于在包含水分的空氣中用激光對氧化鋯形成的母材部加的表面進行照射而形成硬度比母材部加更低的氫氧化鋯表面層2b，因此，能在母 材部加表面上容易地形成骨密合性高的軟質(zhì)氫氧化鋯表面層2b。即，例如被固體激光等短 波激光照射的母材部加的氧化鋯由于激光的高能量，表面性狀改變而粗化，不僅如此，也 能使氧化鋯與水分發(fā)生反應(yīng)形成氫氧化物類物質(zhì)即氫氧化物(氫氧化鋯)表面層2b。另外，由于基于該制法的氫氧化鋯表面層2b形成多個裂紋W，因此能使其低硬度 化。尤其是，通過采用基于Nd: YAG激光或YVO4激光的基本波激光作為激光，能通過短 波、高能量的激光在氧化鋯母材部加表面形成氫氧化鋯表面層2b，并且能容易地形成多個 裂紋W。實施例1接著，通過實施例并參照圖3至圖12來對本發(fā)明的植入體及其制造方法和牙科用 植入物進行具體說明。首先，制作了氧化鋯母材部加原樣的沒有用激光進行氫氧化處理的表面層2b的 無處理氧化鋯植入體作為比較例，并制作了用所述激光形成氫氧化鋯表面層2b的激光處 理氧化鋯植入體作為本實施例。另外，作為照射的激光，采用Nd:YAG激光的基本波。對于這些比較例及本實施例，將進行紅外分光光度分析的結(jié)果顯示在圖3中。另 外，在圖中，表示比較例及本實施例的曲線，為便于比較，表示時將其互相上下錯開以使其 各易看。該分析的結(jié)果，可以看到，在本實施例中，氫氧基類(0H基)的峰(曲線的下降部 分)位于圖中圓所包圍的部分，可知形成了作為氫氧化物類物質(zhì)的氫氧化鋯。與此相比，對 于無處理氧化鋯的比較例，看不到氫氧基類的峰。因此可知，在本實施例中，通過用所述激 光對氧化鋯母材部加表面進行照射，形成了氫氧化鋯表面層2b。接著，示出用納米硬度計(DLC膜硬度測定用)進行硬度測定的結(jié)果。另外，納米 硬度計是測定負荷和硬度的測量器，設(shè)定插入深度為1 μ m。對于只有氧化鋯母材部加的比較例，兩次測定維氏硬度的結(jié)果為998Hv及 1129Hv,與此相比，在形成了氫氧化鋯表面層2b的本實施例中，維氏硬度為336Hv及328Hv。 即，可知，相對于只有氧化鋯母材部加的比較例，在形成了氫氧化鋯表面層2b的本實施例 中，表面硬度明顯降低，即使與通常的500Hv左右的牙槽骨相比表面也較柔軟。接著，對于本實施例，從圖4至圖6顯示通過電子顯微鏡改變倍數(shù)而拍攝植入體2 的表面層2b的SEM圖像。從這些SEM圖像可知，在表面層2b形成了多個裂紋W。接著，參照圖7至圖12，對實際上將植入體埋入試驗用大鼠內(nèi)之后，觀察其經(jīng)過四 周后的狀態(tài)的結(jié)果進行說明。此時，使用直徑1. 6mm、長度7. Omm的植入體，將其埋入四周齡的SD大鼠的脛骨中。 另外，本實施例使用的植入體通過YVO4激光照射形成表面層。首先，圖7、圖8及圖11是使用只有氧化鋯母材部加的比較例時的主要部分剖面 的光學顯微鏡下的放大照片。另外，在放大照片中，純黑色的部分為植入體，在其周邊部分 地為黑色的部分為甲苯胺藍染色的骨成分(原照片為彩色照片，骨成分用藍色表示)。與此 相比，圖9、圖10及圖12是使用形成了氫氧化鋯表面層2b的本實施例時的主要部分剖面的 光學顯微鏡下的放大照片。另外，各圖的倍數(shù)，圖7為10倍、圖8為40倍、圖9為10倍、圖10為40倍、圖11為150倍、圖12為50倍。對于所述比較例及本實施例，計算植入體表面和骨組織的接觸率，結(jié)果是，在比較 例中，接觸率為27.9%，與此相比，在本實施例中，接觸率為64. 8 %，接觸率大幅度提高。這樣，與使用比較例的植入體的情況相比，使用本實施例的植入體的情況下，可以 看到在植入體周圍新形成了很多骨成分，可知得到了良好的生物親和性及較高程度的骨結(jié) 合，該植入體周圍的新生骨與植入體直接接觸，實現(xiàn)所謂的骨融合(ossointegration)。另外，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限于所述實施方案，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍 內(nèi)可以進行各種變化。例如，在所述實施方案中，作為激光照射，使用了基于Nd:YAG激光或YVO4激光的 激光，但只要是能使氧化鋯母材部加表面氫氧化、形成氫氧化鋯表面層2b的高能量激光， 也可以采用其他激光。例如，也可以使用基于其他固體激光的激光或基于高次諧波的激光。另外，在所述實施方案中，將本發(fā)明的植入體插入并固定于牙槽骨的鉆孔而用作 人造齒根牙科用植入物的植入體，但也可以用于通過埋設(shè)等以接觸狀態(tài)固定于其他部分的 骨中的植入體。例如，為了填補骨折或良性腫瘤的切除等引起的骨的缺損部分或腰椎手術(shù) 中去除的軟骨等，也可以采用本發(fā)明的植入體作為人造骨或骨填充材料。另外，也可以將本 發(fā)明的植入體用于人造關(guān)節(jié)部件、骨折部位的固定所使用的骨接合材料、脊椎的固定器具寸。
權(quán)利要求
1.一種植入體，是以接觸狀態(tài)固定于骨上的植入體，其特征在于，由以氧化鋯形成的母 材部和形成于該母材部的表面且硬度比所述母材部更低的表面層構(gòu)成。
2.權(quán)利要求1所述的植入體，其特征在于，在所述表面層上形成有多個裂紋。
3.權(quán)利要求1所述的植入體，其特征在于，所述表面層的硬度在所述骨的硬度以下。
4.權(quán)利要求1所述的植入體，其特征在于，所述表面層由氫氧化鋯形成。
5.一種牙科用植入物，其特征在于，具備插入并固定于作為所述骨的牙槽骨的鉆孔中 的權(quán)利要求1所述的植入體。
6.一種植入體的制造方法，是以接觸狀態(tài)固定于骨上的植入體的制造方法，其特征在 于，具有如下步驟在包含水分的空氣中用激光對由氧化鋯形成的母材部表面進行照射而 形成硬度比所述母材部更低的氫氧化鋯表面層。
7.權(quán)利要求6所述的植入體的制造方法，其特征在于，所述激光為基于Nd:YAG激光或 YVO4激光的基本波激光。
8.權(quán)利要求6所述的植入體的制造方法，其特征在于，通過所述激光的照射使所述表 面層的硬度在所述骨的硬度以下。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于，在植入體及其制造方法和牙科用植入物中得到良好的生物親和性及較高程度的骨結(jié)合。解決手段為提供一種以接觸狀態(tài)固定于骨上的植入體(2)，其由氧化鋯形成的母材部(2a)和形成于該母材部(2a)的表面且硬度比母材部(2a)更低的表面層(2b)構(gòu)成。即，不僅氧化鋯母材部(2a)使得機械強度優(yōu)異，而且柔性且軟質(zhì)的表面層(2b)發(fā)揮作為緩和骨與母材部(2a)的硬度差的緩沖層的作用。
文檔編號A61F2/28GK102046109SQ200980119528
公開日2011年5月4日 申請日期2009年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者石渡暉夫 申請人:株式會社南都精密