(57)【要約】【課題】高い骨密着性が得られるインプラント体、インプラント、インプラント体の製造方法を提供する。【解決手段】チタン又はチタン合金により形成され、骨２に埋め込まれて骨結合するインプラント体１０であって、外表面１０Ｓに、幅が１０μｍ以上１００μｍ以下、深さが１μｍ以上３０μｍ以下に形成された溝Ｍを有し、外表面１０Ｓの三次元粗さＳａが１μｍ以上５μｍ以下である。外表面の表面面積比Ｓｄｒが５０％以上５００％以下である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン又はチタン合金により形成され、骨に埋め込まれて骨結合するインプラント体であって、
外表面に、幅が１０μｍ以上１００μｍ以下、深さが１μｍ以上３０μｍ以下に形成された溝を有し、
前記外表面の三次元粗さＳａが１μｍ以上５μｍ以下であるインプラント体。
【請求項２】
チタン又はチタン合金により形成され、骨に埋め込まれて骨結合するインプラント体であって、
外表面に、幅が１０μｍ以上１００μｍ以下、深さが１μｍ以上３０μｍ以下に形成された溝を有し、
前記外表面の表面面積比Ｓｄｒが５０％以上５００％以下であるインプラント体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のインプラント体と、
前記インプラント体の中心穴に嵌合するアバットメント体と、
を備えるインプラント。
【請求項４】
チタン又はチタン合金により形成され、骨に埋め込まれて骨結合するインプラント体の製造方法であって、
前記インプラント体の外表面に対してレーザー光を照射しつつ走査して、幅が１０μｍ以上１００μｍ以下、深さが１μｍ以上３０μｍ以下の溝を形成する溝形成工程と、
前記外表面を酸でエッチングして三次元粗さＳａが１μｍ以上５μｍ以下の粗面を形成する粗面化工程と、
を有するインプラント体の製造方法。
【請求項５】
チタン又はチタン合金により形成され、骨に埋め込まれて骨結合するインプラント体の製造方法であって、
前記インプラント体の外表面に対してレーザー光を照射しつつ走査して、幅が１０μｍ以上１００μｍ以下、深さが１μｍ以上３０μｍ以下の溝を形成する溝形成工程と、
前記外表面を酸でエッチングして表面面積比Ｓｄｒが５０％以上５００％以下の粗面を形成する粗面化工程と、
を有するインプラント体の製造方法。
【請求項６】
前記レーザー光は、固体レーザーの基本波である請求項４又は５に記載のインプラント体の製造方法。
【請求項７】
前記酸は、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸及びこれらの混合酸である請求項４から６のうちいずれか一項に記載のインプラント体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプラント体、インプラント、インプラント体の製造方法に関する。例えば永久歯の歯根欠損等の際に顎の骨に埋め込まれる歯科用インプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
体内に埋め込まれるインプラントとして、特に歯科用インプラントが注目されている。歯科用インプラントは、一般に、虫歯や破損により永久歯の歯根が失われた場合、歯槽骨に設けた穴にインプラント体を挿入して固定するものである。
歯科用インプラントは、歯槽骨に固定されるインプラント体（フィクスチャー）と、インプラント体に螺着され人工歯冠を装着可能なアバットメント体と、で構成される。
【０００３】
インプラント体の外表面は、骨に直接接触する面であり、一般的に雄ネジが形成される。
インプラント体の外表面の性状によって骨の結合に差が生じることが明らかにされている。外表面が滑らかなインプラント体よりも、外表面に粗面加工を施したインプラント体のほうが、高い骨結合（骨密着性）を得られることが報告されている。
【０００４】
また、骨とインプラント体が結合（骨結合：osseointegration）するまでには、数週から数か月の期間を要する。この期間にインプラント体に過度な力が加わると、周囲の骨や粘膜組織に損傷を与えたり、結合が遅れたり、結合されづらくなる虞がある。このため、骨とインプラント体の結合期間の短縮が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−５３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
外表面に粗面加工を施したインプラント体を用いた場合であっても、骨結合が十分ではない場合もある。このため、より高い骨密着性が得られるインプラント体の実現が要請されている。
また、外表面に粗面加工を施したインプラント体を用いた場合であっても、骨結合には数週間以上を要する。このため、さらなる骨結合期間の短縮が要請されている。
【０００７】
本発明の目的は、高い骨密着性が得られるインプラント体、インプラント、インプラント体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のインプラント体の第一実施態様は、チタン又はチタン合金により形成され、骨に埋め込まれて骨結合するインプラント体であって、外表面に、幅が１０μｍ以上１００μｍ以下、深さが１μｍ以上３０μｍ以下に形成された溝を有し、前記外表面の三次元粗さＳａが１μｍ以上５μｍ以下である。
【０００９】
本発明のインプラント体の第二実施態様は、チタン又はチタン合金により形成され、骨に埋め込まれて骨結合するインプラント体であって、外表面に、幅が１０μｍ以上１００μｍ以下、深さが１μｍ以上３０μｍ以下に形成された溝を有し、前記外表面の表面面積比Ｓｄｒが５０％以上５００％以下である。
【００１０】
本発明のインプラントの実施態様は、本発明の第一または第二実施態様に係るインプラント体と、前記インプラント体の中心穴に嵌合するアバットメント体と、を備える。
【００１１】
本発明のインプラント体の製造方法の第一実施態様は、チタン又はチタン合金により形成され、骨に埋め込まれて骨結合するインプラント体の製造方法であって、前記インプラント体の外表面に対してレーザー光を照射しつつ走査して、幅が１０μｍ以上１００μｍ以下、深さが１μｍ以上３０μｍ以下の溝を形成する溝形成工程と、前記外表面を酸でエッチングして三次元粗さＳａが１μｍ以上５μｍ以下の粗面を形成する粗面化工程と、を有する。
【００１２】
本発明のインプラント体の製造方法の第二実施態様は、チタン又はチタン合金により形成され、骨に埋め込まれて骨結合するインプラント体の製造方法であって、前記インプラント体の外表面に対してレーザー光を照射しつつ走査して、幅が１０μｍ以上１００μｍ以下、深さが１μｍ以上３０μｍ以下の溝を形成する溝形成工程と、前記外表面を酸でエッチングして表面面積比Ｓｄｒが５０％以上５００％以下の粗面を形成する粗面化工程と、を有する。
【００１３】
本発明のインプラント体の製造方法の第三実施態様は、第一または二実施態様において、前記レーザー光は、固体レーザーの基本波である。
【００１４】
本発明のインプラント体の製造方法の第四実施態様は、第一から三実施態様のいずれかにおいて、前記酸は、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸及びこれらの混合酸である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、歯槽骨とインプラント体が強固に骨結合された高い骨密着性を有するインプラント体、インプラント、インプラント体の製造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るインプラント５を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインプラント体１０を示す図である。
【図３】インプラント体１０の外表面１０Ｓ（微細溝Ｍ）をＳＥＭで撮影した写真であって、（ａ）は拡大率２００倍、（ｂ）は拡大率２０００倍である。
【図４】微細溝Ｍに定着した前骨芽細胞ＣをＳＥＭで撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、下記説明において示す各種寸法等は一例である。
【００１８】
〔歯科用インプラント〕
図１は、本発明の実施形態に係るインプラント５を示す図である。
図２は、本発明の実施形態に係るインプラント体１０を示す図である。
【００１９】
インプラント５は、歯科分野において使用される歯科用インプラントである。
インプラント５は、歯槽骨（骨）２に固定されるインプラント体１０と、インプラント体１０に対して着脱可能なアバットメント体８と、を備えている。
アバットメント体８には、人工歯冠６が装着される。
【００２０】
インプラント体１０の外表面１０Ｓには、雄ネジ１２が形成される。雄ネジ１２を歯槽骨２に形成した穴に螺合することで、インプラント体１０が歯槽骨２に固定される。
アバットメント体８の外表面には接着剤等を用いて人工歯冠６が装着される。インプラント体１０とアバットメント体８との当接部Ｓは、歯茎４または歯槽骨２によって覆われることになる。
当接部Ｓの当接面は精度良く仕上げられて、当接面が相互に密着して異物の侵入を防止する。
【００２１】
インプラント体１０は、チタン又はチタン合金で形成された円柱状（軸形）の部材である。インプラント体１０は、フィクスチャーとも呼ばれる。
インプラント体１０の外表面には、雄ネジ１２が形成される。インプラント体１０の後端面には、中心穴１３が開口する。
インプラント体１０の形状（長さ、太さ等）は、任意である。雄ネジ１２や中心穴１３が存在しない場合であってもよい。
【００２２】
図３は、インプラント体１０の外表面１０Ｓ（微細溝Ｍ）をＳＥＭで撮影した写真であって、（ａ）は拡大率２００倍、（ｂ）は拡大率２０００倍である。
【００２３】
インプラント体１０の外表面１０Ｓには、微細溝Ｍが形成される。外表面１０Ｓには、雄ネジ１２が形成された外周面を含まれる。さらに、外表面１０Ｓには、先端面や雄ネジ１２（ネジ面）も含まれる。
【００２４】
微細溝（溝）Ｍは、インプラント体１０の外表面１０Ｓのうちの、任意の領域（部位）に形成される。微細溝Ｍが形成される領域は、一箇所であってもよいし、複数箇所であってもよい。微細溝Ｍが形成される領域の面積は、任意である。図２に示すように、外表面１０Ｓのほぼ全面に微細溝Ｍを形成してもよい。特に、外表面１０Ｓのうち、歯槽骨２に直接接触する領域に、微細溝Ｍを形成することが好ましい。
【００２５】
微細溝Ｍの断面形状は、例えば半円弧形に形成される。微細溝Ｍの断面形状は、半円弧形限らず、例えば三角形(二等辺三角形)や矩形等であってもよい。
さらに、微細溝Ｍを含む外表面１０Ｓは粗面化される。
【００２６】
外表面１０Ｓに微細溝Ｍを形成するのは、前骨芽細胞を外表面１０Ｓに定着（接着）させやすくするためである。
微細溝Ｍを含む外表面１０Ｓを粗面化するのは、前骨芽細胞の繁殖を促進して骨結合期間の短縮化を図るためである。また、外表面１０Ｓの表面積を増加させて、前骨芽細胞（骨芽細胞）が侵入することにより、高い骨密着性を得るためである。
【００２７】
微細溝Ｍの本数は、任意である。微細溝Ｍの本数は、１本でもよいが、多数（複数）であることが好ましい。微細溝Ｍは、直線に限らず、曲線であってもよい。
複数の微細溝Ｍを形成する場合には、複数の微細溝Ｍ同士を平行に形成することが好ましい。インプラント体１０の軸方向(長手方向)に対する微細溝Ｍの延在方向の角度は任意である。
【００２８】
微細溝Ｍは、レーザー加工機を用いて形成する。
インプラント体１０は、チタン又はチタン合金の素材を旋盤加工等の削り出し加工して形成される。このインプラント体１０の外表面１０Ｓに対して、レーザー光を照射して外表面１０Ｓを彫り刻むことにより、微細溝Ｍが形成される。
一本の微細溝Ｍを形成するには、同一箇所に、レーザー光を照射しながら１回以上走査する。走査回数が増加するに従って、微細溝Ｍの深さや幅が増加する。
【００２９】
レーザー光には、固体レーザーの基本波が用いられる。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザーの基本波（固体レーザー：波長１０６４ｎｍ、ファイバーレーザー：１０９０ｎｍ）を用いることができる。レーザー光の光径（直径）は、例えば５〜５０μｍである。
【００３０】
インプラント体１０の外表面１０Ｓに対して、空気中でレーザー光を照射することにより、外表面１０Ｓが彫り込まれる。これにより、外表面１０Ｓに微細溝Ｍが形成される。
【００３１】
微細溝Ｍの幅は、幅が１０μｍ以上１００μｍ以下に形成される。特に、微細溝Ｍの幅は、幅が４０μｍ以上６０μｍ以下であることが好ましい。
微細溝Ｍの幅が１０μｍ以上であるのは、前骨芽細胞を微細溝Ｍの内側に確実に定着（接着）させるためである。
微細溝Ｍの幅が１００μｍ以下であるのは、前骨芽細胞が外表面１０Ｓに沿って広がらないようにするためである。
複数の微細溝Ｍを形成する場合には、均一な幅にしてもよいし、異なる幅にしてもよい。また、各微細溝Ｍにおいても、長手方向にわたって均一な幅にしてもよいし、異なる幅にしてもよい。
【００３２】
微細溝Ｍの深さは、１μｍ以上３０μｍ以下である。特に、微細溝Ｍの深さは、５μｍ〜２０μｍであることが好ましい。
微細溝Ｍの深さが１μｍ以上であるのは、前骨芽細胞が微細溝Ｍを乗り越えて、外表面１０Ｓに沿って広がらないようにするためである。
微細溝Ｍの深さが３０μｍ以下であるのは、前骨芽細胞が繁殖して骨芽細胞に分化したときに、微細溝Ｍよりも高くなる（外表面１０Ｓよりも外周側に突出させる）ようにするためである。つまり、２０〜３０μｍ程度の卵円形を有する骨芽細胞が、微細溝Ｍに埋没しないようにするためである。
複数の微細溝Ｍを形成する場合には、均一な深さにしてもよいし、異なる深さにしてもよい。また、各微細溝Ｍにおいても、長手方向にわたって均一な深さにしてもよいし、異なる深さにしてもよい。
【００３３】
複数の微細溝Ｍを形成する場合には、均一な間隔にしてもよいし、異なる間隔にしてもよい。
複数の微細溝Ｍは、互いに交わらないように、ほぼ平行に形成する。その理由は、骨基質表面に存在する骨芽細胞の状態と同一の状態を作出するためである。骨芽細胞は、骨基質表面にほぼ一列で存在する。このため、複数の微細溝Ｍが交わらないようにすると、骨基質表面に存在する骨芽細胞の状態と同一の状態を作出できる。これにより、骨結合の促進化を図ることができる。
【００３４】
微細溝Ｍを含む外表面１０Ｓの粗面化は、インプラント体１０を酸に浸漬することにより行われる。
外表面１０Ｓを粗面化は、微細溝Ｍを形成した後に行われる。
具体的には、外表面１０Ｓに微細溝Ｍを形成した後に、インプラント体１０を水とブラッシングにより洗浄して、付着物除去する。さらに、インプラント体１０をアルコールで超音波洗浄する。
次に、インプラント体１０を塩酸に浸漬してエッジングする。例えば、塩酸の濃度は１〜２０％、液温は３０℃〜８０℃、浸漬時間は１０分〜６０分である。
最後に、インプラント体１０を純水で超音波洗浄する。
エッジングに用いる酸は、塩酸以外であってもよい。例えば、硫酸、フッ酸、硝酸等、さらにこれらの混合酸を用いることができる。
【００３５】
インプラント体１０を酸に浸漬してエッジングすることにより、外表面１０Ｓの粗面化を効率的に行うことができる。微細溝Ｍを含む外表面１０Ｓを粗面化することにより、インプラント体１０と骨組織が密着し易くなって、強固な骨結合が得られる。
【００３６】
粗面化した外表面１０Ｓは、三次元粗さＳａ（算術平均粗さ：ＩＳＯ２５１７８）が１μｍ以上５μｍ以下である。特に、三次元粗さＳａが２μｍ〜３μｍが好ましい。
外表面１０Ｓを粗面化することにより、前骨芽細胞に対して刺激を与えて、骨芽細胞への分化を促進するためである。
【００３７】
または、粗面化した外表面１０Ｓは、表面面積比Ｓｄｒ（表面の展開面積と公称面積の比：ＩＳＯ２５１７８）が５０％以上５００％以下である。特に、表面面積比Ｓｄｒが２００％〜４００％が好ましい。
外表面１０Ｓを粗面化することにより、前骨芽細胞に対して刺激を与えて、骨芽細胞への分化を促進するためである。
【００３８】
外表面１０Ｓの表面粗さや表面面積比は、破骨細胞が骨基質表面を破壊（骨吸収）したときの表面粗さや表面面積比とほぼ同一である。すなわち、骨基質表面に前骨芽細胞が定着（接着）、繁殖して骨形成をするときと同一の状態を作出している。これにより、骨結合の促進化を図ることができる。
【００３９】
〔骨芽細胞の定着・増殖〕
図４は、微細溝Ｍに定着した前骨芽細胞ＣをＳＥＭで撮影した写真である。
図４は、インプラント体１０の外表面１０Ｓに形成した微細溝Ｍに前骨芽細胞Ｃを播種して、数日後の様子をＳＥＭで撮影したものである。
【００４０】
歯槽骨２とインプラント体１０の骨結合を促進するためには、インプラント体１０の外表面１０Ｓに骨形成を促進する機能を持たせることが有効である。
骨形成（石灰化）は、前骨芽細胞から骨芽細胞へと分化する際に行われる。このため、外表面１０Ｓに、前骨芽細胞の増殖に適した特性を与えることが有効である。また、前骨芽細胞の増殖の前提として、外表面１０Ｓに、前骨芽細胞の定着（接着）に適した特性を与えることが有効である。
【００４１】
前骨芽細胞を平坦な面に播種すると、前骨芽細胞は平坦な面に沿って広がってしまう。このため、平坦な面に対する前骨芽細胞の定着（接着）が遅くなる。
これに対して、インプラント体１０は、外表面１０Ｓに微細溝Ｍが形成されているので、外表面１０Ｓに播種された前骨芽細胞は、面に沿って広がることなく、微細溝Ｍの内側に保持される。
【００４２】
図４に示すように、前骨芽細胞Ｃは、インプラント体１０の外表面１０Ｓに沿って広がることなく、微細溝Ｍの内側に定着する。このため、前骨芽細胞Ｃは、外表面１０Ｓに定着（接着）しやすい。
【００４３】
また、外表面１０Ｓは、三次元粗さＳａが２μｍ程度、若しくは三次元粗さＳａが３５０％程度に粗面化されている。外表面１０Ｓを粗面化することにより、前骨芽細胞Ｃに対して刺激を与えて、骨芽細胞への分化を促進することができる。したがって、前骨芽細胞Ｃは、外表面１０Ｓで増殖しやすい。
【００４４】
本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００４５】
上記実施形態では、微細溝Ｍの形成方法として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ４レーザーによるレーザー光を使用したが、これに限らない。例えば、他の固体レーザーによるレーザー光や高調波によるレーザー光を使用してもよい。
【００４６】
上記実施形態では、外表面１０Ｓの粗面化方法として、酸によるエッチングを用いたがこれに限らない。
インプラント体１０の外表面１０Ｓにレーザー光を照射して微細溝Ｍを形成しただけであってもよい。この場合には、外表面１０Ｓの三次元粗さＳａが１μｍ程度、若しくは、表面面積比Ｓｄｒが５０％程度になる。
外表面１０Ｓに対してブラスト処理する方法でもよい。この場合には、外表面１０Ｓの三次元粗さＳａはが５μｍ程度、若しくは、表面面積比Ｓｄｒが５００％程度になる。
【００４７】
上記実施形態では、歯槽骨の穿孔に挿入されて固定される歯科用インプラント（人工歯根である）のインプラント体について説明したが、本発明のインプラント体はこれに限らない。
本発明のインプラント体は、他の部分の骨に埋設等して接触状態に固定されるインプラント体であってもよい。例えば、骨折や良性腫瘍の切除などで生じた骨の欠損した部分又は腰椎手術で取り除いた軟骨などを補うために、本発明のインプラント体を人工骨や骨補填材として適用してもよい。また、人工関節の部材、骨折部位の固定に使用する骨接合材料、脊椎の固定器具等に対して、本発明のインプラント体を採用してもよい。
【００４８】
上記実施形態では、レーザー光を用いて微細溝Ｍを形成したが、これに限らない。切削加工により微細溝Ｍを形成してもよい。特に、歯科用インプラント以外のインプラント体では、切削加工により微細溝を形成することもできる。
【符号の説明】
【００４９】
２  歯槽骨（骨）  
４  歯茎  
５  インプラント  
８  アバットメント体  
１０  インプラント体  
１０Ｓ  外表面  
Ｍ  微細溝（溝）    
【図１】
2015051240.tif 000003
【図２】
2015051240.tif 000004
【図３】
2015051240.tif 000005
【図４】
2015051240.tif 000006