(57)【要約】【課題】埋植後所定期間にわたって高い機械的強度を維持する。【解決手段】マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる母材と、該母材の表面を覆う非晶質の皮膜とを備え、該皮膜におけるマグネシウム元素、酸素元素およびリン元素の合計含有率が、９５重量％以上である生体用インプラントを提供する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる母材と、該母材の表面を覆う非晶質の皮膜とを備え、
該皮膜におけるマグネシウム元素、酸素元素およびリン元素の合計含有率が、９５重量％以上である生体用インプラント。
【請求項２】
前記皮膜における、前記マグネシウム元素の含有率が２５重量％以上４９重量％以下であり、前記酸素元素の含有率が４６重量％以上５１重量％以下であり、前記リン元素の含有率が１重量％以上２２重量％以下である請求項１に記載の生体用インプラント。
【請求項３】
前記皮膜における、前記マグネシウム元素の含有率が２５重量％以上３４重量％以下であり、前記酸素元素の含有率が４６重量％以上５１重量％以下であり、前記リン元素の含有率が１６重量％以上２２重量％以下である請求項２に記載の生体用インプラント。
【請求項４】
前記皮膜において、前記マグネシウム元素、前記酸素元素および前記リン元素を除く残部が、不可避元素として炭素元素を含む請求項１から請求項３のいずれかに記載の生体用インプラント。
【請求項５】
前記皮膜における前記炭素元素の含有率が、０．５重量％以下である請求項４に記載の生体用インプラント。
【請求項６】
前記皮膜が、１．６μｍ以上１６μｍ以下の厚さを有する請求項１から請求項５のいずれかに記載の生体用インプラント。
【請求項７】
スクリュー、ピンまたはプレート状の骨接合具である請求項１から請求項６のいずれかに記載の生体用インプラント。
【請求項８】
メッシュ構造を有する略円筒形状のステントである請求項１から請求項６のいずれかに記載の生体用インプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体用インプラントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体内に埋植されるインプラントの好適な材料として、軽くて丈夫であるとともに生分解性を有するマグネシウムまたはマグネシウム合金の適応が検討されている。マグネシウムは、水との反応性が高く、水が存在する環境下で分解が進行するが、生体内においても体液や血液等の水分と反応して分解が進行する。したがって、所定期間にわたって強度が必要されるインプラントの材料としてマグネシウムまたはマグネシウム合金を用いるためには、その分解速度を制御する必要がある。そこで、マグネシウム合金の表面を耐食性を有する皮膜で覆うことによって、マグネシウム合金の分解速度を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００３】
特許文献１，２では、マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる母材を陽極酸化処理し、母材の表面に酸素元素およびリン元素を含む陽極酸化皮膜を形成している。特許文献１によれば、皮膜形成によって擬似体液に浸漬した際のマグネシウム合金の分解速度が抑制され、疑似体液中に１２週間浸漬したときのマグネシウム合金の曲げ強さの低下量が、皮膜が無い場合には４０．０％であったのに対し、皮膜が存在する場合には２８．７％に抑制されることが報告されている。一方、特許文献２によれば、塩水噴霧に対して高い耐食性が得られることが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／０１１６６９６号明細書
【特許文献２】特許第４６８６７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
骨折治療においては、自家骨の修復に約３ヶ月を要すると言われている。したがって、骨同士を接合するためのインプラントは、少なくとも３ヶ月間、生体内において強度を維持する必要がある。しかしながら、特許文献１では、１２週間で強度が約１／３低下しており、インプラントとして必要な強度が十分に維持されているとは言えない。特許文献２は、工業用製品を対象として生活環境下での製品の耐食性を向上するものであり、生体内においても十分な耐食性を発揮することは難しい。このように特許文献１，２の技術では、生体環境での耐食性が不十分であり、治療に必要な期間にわたって必要な強度を維持することができていないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、埋植後所定期間にわたって高い機械的強度を維持することができる生体用インプラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる母材と、該母材の表面を覆う非晶質の皮膜とを備え、該皮膜におけるマグネシウム元素、酸素元素およびリン元素の合計含有率が、９５重量％以上である生体用インプラントを提供する。
本態様によれば、上記の組成を有する非晶質の皮膜によって、生体内に埋植後の腐食による生体用インプラントの機械的強度の低下が少なくとも所定期間にわたって抑制される。これにより、埋植後所定期間にわたって高い機械的強度を維持することができる。
【０００８】
上記態様においては、前記皮膜における、前記マグネシウム元素の含有率が２５重量％以上４９重量％以下であり、前記酸素元素の含有率が４６重量％以上５１重量％以下であり、前記リン元素の含有率が１重量％以上２２重量％以下であることが好ましい。
生体環境において有効な耐食性を発揮する主要成分の含有比を上記の範囲とすることによって、埋植初期から長期間にわたって生分解による溶出量を抑制し、構造強度をより維持することができる。具体的には、埋植後１２０日経過しても、埋植前の機械的強度に対して８０％以上の機械的強度を維持することができる。
【０００９】
また、上記態様においては、前記皮膜における、前記マグネシウム元素の含有率が２５重量％以上３４重量％以下であり、前記酸素元素の含有率が４６重量％以上５１重量％以下であり、前記リン元素の含有率が１６重量％以上２２重量％以下であることがさらに好ましい。
生体環境において有効な耐食性を発揮する主要成分の含有比を上記の範囲とすることによって、構造強度をさらに維持することができる。具体的には、埋植後９０日経過しても、埋植前の機械的強度に対して８５％以上の機械的強度を維持することができる。
【００１０】
また、上記態様においては、前記皮膜において、前記マグネシウム元素、前記酸素元素および前記リン元素を除く残部が、不可避元素として炭素元素を含んでいてもよく、前記皮膜における前記炭素元素の含有率が、０．５重量％以下であってもよい。
このようにすることで、生体環境においてより高い耐食性を発揮することができる。
【００１１】
また、上記態様においては、前記皮膜が、１．６μｍ以上１６μｍ以下の厚さを有していてもよい。
このようにすることで、所定期間の間は高い機械的強度を有しつつ、患部が治癒した後には生分解によって速やかに消滅させることができる。
【００１２】
また、上記態様においては、前記生体用インプラントが、スクリュー、ピンまたはプレート状の骨接合具であってもよく、または、メッシュ構造を有する略円筒形状のステントであってもよい。
このようにすることで、骨治療または血管治療に適用することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、埋植後所定期間にわたって高い機械的強度を維持することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る生体用インプラントの部分的な正面図と、そのＤ部詳細を示す拡大断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄおよび比較例に係る試料Ｅの皮膜の組成を示す図表である。
【図３】試料Ａの皮膜のＸＰＳ分析によって得られた、エッチング時間と各元素の検出量との関係を示す図表である。
【図４】試料Ａの皮膜のＸＰＳ分析によって得られた、各元素の検出量の時間変化を示すグラフである。
【図５】試料Ａの皮膜の各深さにおける、各元素のＸＰＳスペクトルである。
【図６】試料ＡのＸＲＤ測定の結果を示すスペクトルである。
【図７】図６のスペクトルの、測定角度２０°〜４０°の範囲の拡大図である。
【図８】試料ＥのＸＲＤ測定の結果を示すスペクトルである。
【図９】試料Ｄの表面近傍の断面を観察したＳＥＭ画像と、ＥＤＸによる線分析結果である。
【図１０】試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの皮膜の厚さを示す図表である。
【図１１】試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの、疑似体液への浸漬期間と曲げ強度との関係を示すグラフである。
【図１２】試料Ａと同一の皮膜を有する生体用インプラントを埋植してから９０日経過後の埋植部位の病理画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態に係る生体用インプラント１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る生体用インプラント１は、骨折部位等に埋植される骨接合材であって、図１に示されるように、スクリュー状、ピン状、またはプレート状に成形された母材２と、該母材２の表面全体に形成された皮膜３とを備えている。
【００１６】
母材２は、マグネシウム、または、マグネシウムを主成分とするマグネシウム合金からなる。
皮膜３は、マグネシウム（Ｍｇ）元素、酸素（Ｏ）元素およびリン（Ｐ）元素を含み、Ｍｇ元素、Ｏ元素およびＰ元素の合計含有率は、９５重量％以上である。このようにすることで、生体内に埋植後の皮膜３および母材２の腐食が抑制され、埋植後の生体用インプラント１の機械的強度の低下が抑制される。上記３種類の元素の合計含有量が９５重量％未満である場合には、生体内の環境に対して十分な耐食性が得られず、その結果、生体用インプラント１の埋植後、治療に必要な所定期間にわたって構造を維持し続けることが難しい。なお、このような皮膜３は、例えば、純Ｍｇからなる電極を使用し、アンモニウムイオンとリン酸イオンとを含む電界液内で母材２を陽極酸化することによって形成される。
【００１７】
皮膜３において、Ｍｇ元素の含有率が２５重量％以上４９重量％以下であり、Ｏ元素の含有率が４６重量％以上５１重量％以下であり、Ｐ元素の含有率が１重量％以上２２重量％以下であることが好ましい。このようにすることで、生体内に埋植後所定期間の生体用インプラント１の機械的強度の低下量を、より低減することができる。
【００１８】
皮膜３において、Ｍｇ元素の含有率が２５重量％以上３４重量％以下であり、Ｏ元素の含有率が４６重量％以上５１重量％以下であり、Ｐ元素の含有率が１６重量％以上２２重量％以下であることがさらに好ましい。このようにすることで、生体内に埋植後所定期間の生体用インプラント１の機械的強度の低下量を、さらに低減することができる。
【００１９】
皮膜３の、Ｍｇ元素、Ｏ元素およびＰ元素を除く残部は、炭素（Ｃ）元素を含む。このＣ元素は、母材２の表面に付着した有機物等に由来するもの、または、生体用インプラント１の製造過程において不可避的に含まれる不可避元素である。残部に含まれる不可避元素の含有率は、０．５重量％以下であることが好ましい。
【００２０】
また、皮膜３は、非晶質である。一般的に、結晶粒界が存在する材料は、その粒界に不純物が蓄積したり、腐食媒体が粒界に進入したりすることで腐食が促進することが知られている。一方、非晶質な材料は、結晶粒界を有さないために腐食が促進され難く、結晶性の材料に比べて高い耐食性を有する。したがって、皮膜３が非晶質であることによって、結晶性の皮膜に比べて優れた耐食性を得ることができる。
【００２１】
また、皮膜３が非晶質であることによって、結晶性の皮膜に比べて高い耐摩耗性を得ることができる。生体用インプラント１の埋植時に、鉗子やドライバー等の医療器具が皮膜３に接触する。このときに、結晶性の皮膜は医療器具との接触によって容易に剥がれしまうのに対し、非晶質の皮膜３は、医療器具のような硬質の物体と接触しても剥がれ難い。したがって、埋植前または埋植時の操作によって皮膜３が脱落してしまうことを防ぐことができる。
【００２２】
皮膜３は、１．６μｍ以上１６μｍ以下の厚さを有している。皮膜３の厚さが１．６μｍ未満である場合には、生体用インプラント１の埋植後に、治療に必要な所定期間にわたって耐食性が得られない可能性がある。一方、皮膜３の厚さが１６μｍよりも大きい場合には、治療後に生体用インプラント１が生分解によって消滅するまでに時間を要し過ぎる可能性がある。
【００２３】
ここで、生分解性の生体用インプラント１の耐久期間について説明する。
骨折部の自家骨が修復されるまでの期間は、個体差はあるものの、Ｇｕｒｌｔによれば約９０日程度を要する。すなわち、生体用インプラント１の機械的強度は、骨折部が治癒するまでの約９０日間は、急激に低下することは好ましくない。
【００２４】
現在、生分解性インプラントとして、ポリ乳酸製材料が臨床使用されている。文献「Y.  Shikinami,  et  al.  Biomaterials  20(1999)  859-877」によれば、ポリ乳酸製の骨接合材料を擬似体液（ＰＢＳ）に浸漬した場合の曲げ強度試験の結果、約９０日後に初期強度から１６％低下し、約１２０日後に初期強度から２０．４％低下したことが報告されている。上記文献からポリ乳酸の初期曲げ強度は２７０ＭＰａと報告されている。一方、Ｍｇ合金の初期曲げ強度は、４００ＭＰａ以上である。したがって、少なくともポリ乳酸と同等の分解速度であれば、ポリ乳酸よりも高い初期曲げ強度を有している分、ポリ乳酸製の既存の骨接合材が使用されている治療範囲以上の、荷重負荷への耐久が求められる骨接合治療にも適用することができる。すなわち、初期曲げ強度が高いＭｇまたはＭｇ合金を母材としたインプラント材料において、埋植初期からの強度低下が、３カ月経過時において１６．３％未満であり、４カ月経過時において２０．４％未満であれば、生分解性のインプラントとしての機能を十分に備えていると言える。
【００２５】
本実施形態に係る生体用インプラント１によれば、生体組織の患部として、例えば、骨組織の骨折部に埋植されると、母材２の表面に設けられている皮膜３が、まず体液と接触し、母材２を構成しているＭｇまたはＭｇ合金の腐食を抑制するように保護する。
【００２６】
この場合において、皮膜３が非晶質であり、かつ、皮膜３中のＭｇ元素、Ｏ元素およびＰ元素の合計含有率が９５重量％以上であることによって、皮膜３の腐食が少なくとも４ヶ月間は十分に抑制され、生体用インプラント１の機械的強度の低下が、埋植直後に対して２０％未満に抑制される。
【００２７】
特に、Ｍｇ元素が含有率を２５重量％以上４９重量％以下であり、Ｏ元素の含有率が４６重量％以上５１重量％以下であり、Ｐ元素の含有率が１重量％以上２２重量％以下である場合には、埋植後９０日経過時の機械的強度の低下が、埋植直後に対して１５％未満に抑制される。さらにＭｇ元素の含有率が２５重量％以上３４重量％以下であり、Ｏ元素の含有率が４６重量％以上５１重量％以下であり、Ｐ元素の含有率が１６重量％以上２２重量％以下である場合には、埋植後１２０日経過時の機械的強度の低下が、埋植直後に対して１６％未満に抑制される。
このように、生体用インプラント１によれば、骨折部が治癒するまで、生体用インプラント１によって骨折部にかかる荷重をしっかりと支持し続け、高い治療効果を得ることができる。
【００２８】
また、ＭｇまたはＭｇ合金製の母材２を使用することによって、実用に耐える薄くて小さい生体用インプラント１を製造することができる。既存の生分解性インプラントの材料として知られているポリ乳酸に比べて、ＭｇまたはＭｇ合金は、上述したように高い比強度を有する。したがって、同等の強度を得るために必要な体積は、ポリ乳酸製のインプラントに比べて小さくて済み、生体用インプラント１を薄化および小型化することができ、埋植された生体用インプラント１が患者に与える異物感や不快感を低減することができる。
【００２９】
さらに、既存の生分解性インプラントの材料として、チタンが知られているが、チタンは、生分解性を有していないため、チタン製のインプラントは、埋植後に抜去のための再手術が必要になる。本実施形態によれば、ポリ乳酸製のインプラントでは強度不足で適用が困難であった部位にも好適に適用することができ、さらに、抜去の再手術を不要にすることができる。
【００３０】
なお、皮膜３の形成方法は、陽極酸化処理に限定されるものではなく、非晶質膜を形成する各種の成膜方法を採用することができる。例えば、電解析出法、ゾルゲル法、ディップコート法など湿式法を用いてもよい。または、スパッタリング法、パルスレーザー蒸着法、電子ビーム蒸着法などの乾式法を用いてもよい。乾式法を用いた場合には、より高純度な皮膜３を形成することができる。
【００３１】
また、本実施形態においては、生体用インプラント１として骨接合具について説明したが、これに代えて、本実施形態に係る生体用インプラント１は、冠動脈や末梢血管の狭くなった部位に埋植されるステントであってもよい。この場合、母材２は、メッシュ構造を有する円筒形状に成形され、皮膜３は、母材２の表面全体に形成される。
【００３２】
特表２０１２−５３３４０８号公報によれば、血管用のステントは、治療後の再狭窄を防止するために、少なくとも２ヶ月以上、好ましくは約４ヶ月、血管を補強し続けることが望まれている。すなわち、本実施形態に係る生体用インプラント１は、ステントとして用いた場合にも、治療に必要な期間にわたって必要な機械的強度を維持することができる。
【実施例】
【００３３】
次に、本実施形態に係る生体用インプラント１の実施例として、図２に示されるように、互いに異なる組成の皮膜を有する４つの試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを作成した。また、本発明に係る試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対する比較例として試料Ｅを作成した。試料Ｅの皮膜の組成は、特許文献１（特許第４６８６７２７号公報）に開示されている皮膜の組成範囲に該当している。
【００３４】
（試料作成）
５種類の試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、それぞれＡＳＴＭ規格におけるＷＥ４３からなる試験片（母材２）を、アンモニウムイオンおよびリン酸イオンを含む電解液を用いて陽極酸化して得た。試験片は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４８（金属材料曲げ試験法）に示される形状の試験片である。混入元素とその量を制御するために電極材料を純Ｍｇとし、電解液の濃度、純度、処理電圧、電流密度等を変更することによって、互いに異なる組成の皮膜を有する試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを作成した。試料Ａを例に挙げて、作成条件を次に説明する。また、比較例の試料Ｅの作成条件も示す。
【００３５】
試料Ａの作成条件
母材：ＷＥ４３（Ｍｇ−Ｙ−ＲＥ−Ｚｒ合金）
電解液：アンモニウムイオン  １．９ｍｏｌ／Ｌ
リン酸イオン  ０．０１ｍｏｌ／Ｌ
通電治具：不純物混入を防止するために純Ｍｇ製を使用
手順：
１．リン酸液浸漬（前処理）
２．水酸化ナトリウム液浸漬（前処理）
３．陽極酸化  温度１０℃、電流密度２０Ａ／ｄｍ２、電圧４００Ｖ、処理時間４０秒
【００３６】
試料Ｅの作成条件
母材：ＷＥ４３（Ｍｇ−Ｙ−ＲＥ−Ｚｒ合金）
電解液：アンモニウムイオン  １．９ｍｏｌ／Ｌ
リン酸イオン  ０．２５ｍｏｌ／Ｌ
通電治具：純Ｍｇ
手順：
１．リン酸液浸漬（前処理）
２．水酸化ナトリウム液浸漬（前処理）
３．陽極酸化  温度１５℃、電流密度２０Ａ／ｄｍ２、電圧４５０Ｖ、処理時間１１８秒
【００３７】
本発明の実施例の試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄおよび比較例のＥの作成方法においては、前処理として試験片を酸処理した。この酸処理によって、試験片の表面の不純物が溶解除去されるとともに、試験片表面に均一な化成処理皮膜が形成される。これにより耐食性を高める効果が期待される。さらに、陽極酸化においてアンモニウムイオンとリン酸イオンを含む電解液を用いる場合には、酸処理においてリン酸を使用することが好ましい。リン酸で処理することによって母材表面にリン酸マグネシウムを形成した後に、アンモニウムイオンとリン酸イオンとを電解質とした陽極酸化を実施することによって、製造物の耐食性がより高くなることが確認されている。
【００３８】
水酸化ナトリウム液を用いたアルカリ処理は、酸処理において形成される不溶物質の除去を目的としている。なお、酸処理後にアルカリ処理を実施した場合と実施しなかった場合とで製造物の耐食性を評価した結果、陽極酸化の条件が同一であれば、製造物の耐食性に優位な差は確認されなかった。
【００３９】
（皮膜の組成分析）
作成した試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの皮膜の組成を、アルバック・ファイ社製のＱｕａｎｔｅｒａ  ＩＩを用い、試料表面をイオンエッチングしながらＸ線光電子分光（ＸＰＳ）によって分析した。試料表面は外部環境との接触等によって汚染されているため、試料表面を分析しても正確な成分を得ることができない。そこで、イオンエッチングによって皮膜を削りながらＸＰＳ分析を行い、主要元素の検出量が一定になったエッチング時間帯の組成比から、皮膜の組成を決定した。
【００４０】
図３は、試料Ａの、イオンエッチング時間と、各元素の検出量（単位：重量百分率）との関係を示している。図４は、各元素の検出量の時間変化をグラフ化したものである。さらに、検出された各元素の電子スペクトルの多重記録を図５に示す。
なお、図３、図４および図５は、いずれも試料Ａの分析結果であるが、試料Ｂ，Ｃ，Ｄに関しても試料Ａの分析結果と同じ傾向を有する分析結果が得られた。したがって、試料Ｂ，Ｃ，Ｄに関する分析結果の説明は省略する。
【００４１】
図３において、試料の最表面（エッチング時間＝０ｍｉｎ）においては、炭素（Ｃ）が１０．１ｗｔ％検出されているが、エッチング開始後に炭素の検出量が減少するのに伴い、他の元素（酸素（Ｏ）、マグネシウム（Ｍｇ）、リン（Ｐ）、イットリウム（Ｙ））の検出量は上昇していた。エッチング時間１５ｍｉｎ〜２０ｍｉｎにおいては、一時的に酸素やリンが比較的多く検出された。このことから、皮膜の母材近傍と表面近傍とでは、構成元素が異なっていると考えられる。なお、図４においては、リンの検出量に優位な変化は認められなかった。エッチング時間３０ｍｉｎ以降においては、各元素量はほぼ一定となった。
【００４２】
エッチング時間が１００ｍｉｎ以上の範囲において、各元素量が安定して検出された。したがって、エッチング時間１００ｍｉｎ〜１８０ｍｉｎの範囲における各元素の検出値の平均から、図１に示される皮膜の組成を決定した。
【００４３】
次に、図５に示される結果について説明すると、Ｃ元素に関して、試料Ａの最表面でのみ、大きな検出エネルギースペクトルが観測されたが、イオンエッチングの進行に伴ってエネルギー量は減少した。図５において、最も下側のラインが、試料Ａの皮膜の最表面のスペクトルを示しており、上のライン程皮膜の深い位置のスペクトルを示している。
【００４４】
次に、Ｏ元素およびＰ元素に関して、最表面で観測されたエネルギースペクトルに対して、イオンエッチングの進行に伴ってスペクトルパターンが変化している。つまり、Ｏ元素およびＰ元素の存在状態が、皮膜の最表面と内部との間で異なっていると考えられる。これは、試料の最表面のＯ元素およびＰ元素は表面吸着物であって、皮膜を構成している内部のＯ元素およびＰ元素は、表面吸着物とは異なる化学結合を有して存在しているためであると推察される。
【００４５】
次に、Ｍｇ元素およびＹ元素に関して、スペクトルパターンはほぼ一定であるが、エネルギー量は、イオンエッチング時間によって異なり、経時的に増加しているように観測された。Ｍｇ元素およびＹ元素は、母材に存在する元素であって、皮膜形成時に外部から混入する元素ではない。したがって、皮膜内のＭｇ元素およびＹ元素は、母材由来のものであると考えられる。なお、図５において、括弧内の表記は、検出対象の軌道電子を示している。
【００４６】
（皮膜の結晶解析）
次に、試料Ａの皮膜の結晶性を、Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定によって解析した。測定には、株式会社リガク製のＭｉｎｉＦｌｅｘ  ＩＩを用いた。測定結果を、図６および図７に示す。
図６に示されるように、母材に含まれるＭｇ合金の結晶構造を示すピークは観測されたが、その他の成分の結晶構造を示すピークは観測されなかった。皮膜の主成分であるＯ元素、Ｍｇ元素およびＰ元素が、酸化マグネシウムやリン酸マグネシウムの結晶成分であれば、ＸＲＤ測定において、酸化マグネシウムやリン酸マグネシウム化合物の結晶構造を示すピークが観測されるはずであるが、そのようなピークは観測されなかった。
【００４７】
図７は、図６の測定角度２０°〜４０°の範囲を拡大したものである。図７に示されるように、測定角度２０°〜３０°の範囲において、ブロードなピークが観測された。このブロードなピークは、皮膜を形成していない試料（すなわち、母材のみからなる試料）を測定した場合には観測されなかった。すなわち、このブロードなピークは、皮膜が形成されたことによって観測されたものであって、その皮膜の結晶状態を示しており、皮膜が非晶質であることが確認された。試料Ｂ，Ｃ，Ｄに関しても、試料Ａと同様にＸＲＤ測定した結果、皮膜が非晶質であることが確認された。
【００４８】
なお、陽極酸化においては、電界液に含まれるイオンの種類によって陽極酸化皮膜が結晶化するしきい値濃度は異なるものの、電界液中の電解質イオンの濃度が高い程、また、処理電圧が高い程、処理時間が長くなるとともに形成される陽極酸化皮膜が結晶化する傾向がある。
【００４９】
図８は、比較例の試料ＥのＸＲＤ測定結果を示している。皮膜が結晶構造を含んでいることを示す、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウムおよびリン酸マグネシウムに相当するピークが観測された。これらの他にも、特定不可能であったが、母材以外の結晶構造も観測された。
【００５０】
（皮膜の厚さ測定）
次に、作成した試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに関して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察による皮膜の厚さ測定を行った。各試料は、樹脂で包埋した後に樹脂を硬化し、その後切断し、切断面をＳＥＭによって観察した。使用したＳＥＭは、日立ハイテク社製のＳ−４０００（ＦＥ−ＳＥＭ）であり、加速電圧を１０ｋＶとした。図９に、一例として試料Ｄの切断面のＳＥＭ画像を示す。図９において、皮膜の厚さ（図中、ＩＩの部分の幅）は、位置によってわずかに異なるものの、平均１．６μｍであると測定された。試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅに関しても、試料Ｄと同様にＳＥＭ画像に基づいて皮膜の厚さを測定した。その測定結果を図１０に示す。
【００５１】
切断面のＳＥＭ画像は、母材、皮膜および樹脂の３つの部分Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩを含む。そこで、観察された切断面に対してエネルギー分散型元素分析（ＥＤＸ）による線分析を行うことによって、３つの部分Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩのうちいずれが皮膜であるかを特定した。ＥＤＸに使用した装置は、堀場製作所製のＥＸ−２５０であり、線分析取り込み時間を１００秒、積算時間を１０分とした。
【００５２】
図９には、Ｍｇ元素、Ｃ元素およびＰ元素の線分析の結果を示している。母材、皮膜および樹脂の組成の特徴は互いに異なる。具体的には、樹脂は、多くのＣ元素を含み、Ｍｇ元素およびＰ元素を含まない。皮膜は、微量のＣ元素を含み、Ｍｇ元素およびＰ元素を含む。母材は、微量のＣ元素を含み、主にＭｇ元素からなり、Ｐ元素をほとんど含まない。したがって、各位置の組成に基づいて、皮膜を特定することができる。
【００５３】
図９において、Ｍｇ元素は、左側（Ｉ）から右側（ＩＩＩ）にかけて上昇している。Ｃ元素は、左部分Ｉで多いのに対して右部分ＩＩＩでは少ない。Ｐ元素は、中央部分ＩＩでは多く、右部分ＩＩＩでは少ない。これらのことから、左から順に、樹脂、皮膜、母材と配列していることが分かり、割れ目の間の部分ＩＩが皮膜であると特定された。なお、割れ目は、包埋後の試料の切断時に生じたものであると考えられる。組成を考慮すると、皮膜は酸素を多く含むセラミクスに近い状態の層であるため、樹脂および金属製の母材に比べて切断時の負荷によって割れやすいと考えられる。
【００５４】
（擬似体液浸漬後の曲げ試験）
次に、試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅについて、体内に埋植後の強度変化を模擬評価するために、擬似体液（ＰＢＳ（−）溶液）に所定期間にわたって浸漬した後に、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４８（金属材料曲げ試験方法）に準じて曲げ試験を行った。具体的には、試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを３７℃に維持した疑似体液に３０、６０、９０および１２０日間浸漬し、浸漬後の各試料を曲げ試験に供した。その曲げ試験結果を、図１１に示す。なお、浸漬前の試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅおよび母材の強度は、いずれもＷＥ４３の平均強度である４１６ＭＰａと略同じであり、皮膜の有無による強度の差異は認められなかった。図１１のグラフにおいて、各試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの曲げ強度の測定値（縦軸）は、各試料の浸漬日数０日における曲げ強度を１００として規格化した値である。
【００５５】
図１１の曲げ試験の結果から、母材が同じであっても皮膜が異なることによって、浸漬後の曲げ強度の低下量が異なることが確認された。全体としては、曲げ強度の低下量は、浸漬初期において大きく、浸漬時間が長くなる程小さくなる傾向があった。この理由の１つとして、試料から溶出したＭｇイオンと疑似体液中のリン酸成分との反応による白色のリン酸マグネシウムの形成が各試料の表面に見られたことから、試料からの溶出物と擬似体液との反応析出によって試料の表面に新たな皮膜が形成され、それによって試料の浸食が抑制されて強度の低下量が小さくなったと考えられる。
【００５６】
試料Ａ，Ｂ，Ｃに関しては、疑似体液に９０日浸漬後に８３．７％以上、１２０日後に７９．６％以上の強度を維持しており、生分解性の生体用インプラントとして有効に構造を保持可能であることが確認された。
試料Ｄに関しては、擬似体液に９０日浸漬後の強度は８３．７％を下回っていたが、１２０日浸漬後では７９．６％以上の強度を維持していた。この結果から、荷重負荷が大きい骨接合用インプラントとしては適さないかもしれないが、比較的荷重負荷が小さい消化器器官用のインプラントとしては有効に使用できると考えられる。
比較例である試料Ｅに関しては、浸漬初期からの強度の低下量が大きく、生体内に埋植後の構造の維持は難しく、生分解性のインプラントとしては有効ではないと考えられる。
【００５７】
以上の曲げ試験の結果、Ｍｇ元素、Ｏ元素およびＰ元素の合計含有率が９５重量％以上であり、かつ、非晶質である皮膜を備える本発明の試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、比較例Ｅに比べて、生体環境において優れた耐食性を有し、治療期間にわたって高い強度を維持することができることが確認された。
【００５８】
（生体内での分解試験）
次に、本発明の生体用インプラントを生体に埋植し、所定期間経過後の移植部位の病理検査を行った。具体的には、試料Ａと同じ条件で作成したピン状の生体用インプラントを、ミニブタの大腿骨に埋植し、埋植から９０日後に大腿骨から埋植部位を採取し、得られた埋植部位を病理検査に供した。その結果を図１１に示す。
【００５９】
図１２に示されるように、中心部の円形の生体用インプラントとその周辺の骨組織との界面に、リン酸マグネシウム等の物質からなる薄い層が確認された。この物質は、生体用インプラントの生分解が進行して生体用インプラントの成分が体液と反応することによって生成されたものである。この結果から、埋植後９０日経過しても、インプラントが骨内において構造を維持しており、骨を安定に固定可能であることが確認された。これと同時に、インプラントの周辺の骨組織には、インプラントの生分解反応による異常は発生していないことも確認された。
【符号の説明】
【００６０】
１  生体用インプラント
２  母材
３  皮膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図９】
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【図１２】
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