(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジニアリングプラスチックからなる緻密な実質部と前記実質部の表面に設けられたミクロ多孔層と前記ミクロ多孔層の表面に設けられた保護層とを備え、
前記保護層は、前記ミクロ多孔層の表面の一部に設けられた、エンジニアリングプラスチックからなり、気孔率が５％以下である緻密な骨格部と、前記保護層の外表面から前記ミクロ多孔層の表面まで達する空隙とを有し、
前記ミクロ多孔層は、前記ミクロ多孔層の表面に開口するミクロ開気孔を有することを特徴とする生体インプラント。
【請求項２】
前記保護層の空隙率は、１０〜９０％であることを特徴とする請求項１に記載の生体インプラント。
【請求項３】
前記ミクロ多孔層と前記保護層との界面の全面積Ｓに対する前記ミクロ多孔層の前記空隙に露出する露出面積Ｓｍの割合（Ｓｍ／Ｓ×１００）は、１０〜９０％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の生体インプラント。
【請求項４】
前記保護層の厚みは、１００〜１００００μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の生体インプラント。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の生体インプラントの製造方法であって、
前記保護層をラピッドプロトタイピングにより形成することを特徴とする生体インプラントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、生体インプラントに関し、さらに詳しくは、緻密な実質部と、その表面に設けられたミクロ多孔層と、その表面に設けられた保護層とを備え、保護層が緻密な骨格部と保護層の外表面からミクロ多孔層の表面まで達する空隙とを有する生体インプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
骨が欠損した骨欠損部等に人工骨を移植する治療方法が、骨欠損部等に患者の正常な骨すなわち自家骨を移植する治療方法よりも患者の身体的な負担が小さく、自家骨を準備する際の問題点等が存在しない点で、近年注目されている。
【０００３】
このような人工骨の材料として水酸アパタイト等のバイオセラミックスは骨と化学的に結合する点で優秀な人工骨材料として知られている。しかし、バイオセラミックスは強度が小さく衝撃にも弱いという問題がある。
【０００４】
人工骨の材料として、非常に高強度な特性を有するチタン合金やコバルトクロム合金等の金属材料も知られている。しかし、これらの金属材料は、金属アレルギー等を引き起こす可能性があることに加えて、生体骨と比較して非常に大きな弾性率等を有しているから金属材料で形成された人工骨を骨欠損部等に移植したときに生体骨と金属材料との力学特性の違いによって応力遮蔽（ストレスシールディング）が起こって、周囲の骨に作用する応力が金属材料に吸収され、周囲の骨が脆くなってしまう可能性がある。
【０００５】
そこで、このような問題点を解消し得る、生体骨とよく似た力学特性を有する材料として、近年、エンジニアリングプラスチック等の樹脂が注目を集めている。例えば、高密度ポリエチレン樹脂は非常に低弾性で撓るので人工骨の材料として適しており、またポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）はその力学的特性が本来の骨と近く、生体適合性も優れていることから人工骨の材料として適している。
【０００６】
ところで、人工骨にとってその構造が骨との結合能の面で重要な因子であることはよく知られており、生体内に埋設した際に、生体組織が内部に進入しやすいように、樹脂成形体の表面又は構造全体を多孔質化する方法も提案されている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、「実質部とその表面に形成されて成る小径気孔及び大径気孔を有する表面層とを備えて成る表面発泡体であって、前記表面発泡体はプラスチックにより形成されて成り、前記小径気孔及び大径気孔の一部は前記表面層の表面に開口する開気孔を形成しており、前記開気孔は平均開気孔径が５μｍ以下の小径開気孔と平均開気孔径が１０〜２００μｍの大径開気孔とを有し、前記表面層の表面に開口する大径開気孔は、その内壁面に小径気孔及び大径気孔と連通する連通孔が形成されていることを特徴とする表面発泡体。」（請求項１）が記載されている。
【０００８】
特許文献２には、「プラスチックから成り、緻密な実質部と、その実質部の表面上に形成された多孔質の表面層とを備える生体インプラントであって、前記実質部は最表面に凹凸構造を有し、前記表面層は３次元的に気孔が連結して成り、前記凹凸構造の凹部に形成される前記表面層の厚みが、前記凹凸構造の凸部に形成される表面層の厚みの少なくとも２倍であることを特徴とする生体インプラント。」（請求項１）が記載されている。
【０００９】
特許文献３には、固形自由造形製作により形成された、組織操作のための多孔性デバイスが開示され、固形自由造形製作方法として、ステレオリソグラフィー、選択的レーザ焼結、弾道粒子造形製作方法、及び融合堆積モデリングが開示されている（請求項１及び６２、００２０欄等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２００９／０９５９６０号
【特許文献２】特開２０１０−２５３１９５号公報
【特許文献３】特表２００２−５２７１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に開示されている表面発泡体は、プラスチックにより形成されて成る基材の表面を発泡させることにより、小径気孔及び大径気孔を有する表面層が形成されているので（特許文献１の請求項１及び請求項７等）、小径気孔及び大径気孔の外形を形成する骨格が細くなってしまい、緻密体と比較すると強度に劣る。したがって、特許文献１の表面発泡体を大きな荷重が集中的にかかる等の使用条件が厳しい部位に埋設した場合、表面層における気孔の一部がつぶれてしまい、表面層が生体骨との結合に寄与しないおそれがある。
【００１２】
特許文献２に開示されている生体インプラントは、凹凸構造の表面上に気孔を有する表面層が形成されているので、椎体間等に打ち込んで使用する場合、凸部に形成された表面層の気孔がつぶれてしまうおそれがある。
【００１３】
特許文献３に開示されている多孔性デバイスは、デバイス全体が多孔性であり、気孔をほとんど有さない緻密な部分がない。この多孔性デバイスは、強度があまり大きくないので、大きな荷重がかかる部位への使用に適さない。
【００１４】
この発明が解決しようとする課題は、生体内に埋設した場合に骨組織等の生体組織が進入し易い表面構造を有し、かつ荷重が集中的にかかる部位に埋設する場合及び椎体間等に打ち込んで埋設する場合でもその表面構造を維持することにより、骨との結合性を有する生体インプラントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するための手段は、
（１）エンジニアリングプラスチックからなる緻密な実質部と前記実質部の表面に設けられたミクロ多孔層と前記ミクロ多孔層の表面に設けられた保護層とを備え、前記保護層は、前記ミクロ多孔層の表面の一部に設けられた、エンジニアリングプラスチックからなり、気孔率が５％以下である緻密な骨格部と、前記保護層の外表面から前記ミクロ多孔層の表面まで達する空隙とを有し、前記ミクロ多孔層は、前記ミクロ多孔層の表面に開口するミクロ開気孔を有することを特徴とする生体インプラントである。
【００１６】
前記（１）の好適な態様は、以下の通りである。
（２）前記保護層の空隙率は、１０〜９０％であることを特徴とする前記（１）に記載の生体インプラントである。
（３）前記ミクロ多孔層と前記保護層との界面の全面積Ｓに対する前記ミクロ多孔層の前記空隙に露出する露出面積Ｓｍの割合（Ｓｍ／Ｓ×１００）は、１０〜９０％であることを特徴とする前記（１）又は前記（２）に記載の生体インプラントである。
（４）前記保護層の厚みは、１００〜１００００μｍであることを特徴とする前記（１）〜前記（３）のいずれか一つに記載の生体インプラントである。
【００１７】
前記別の課題を解決するための手段は、
（５）前記（１）〜前記（４）のいずれか一つに記載の生体インプラントの製造方法であって、前記保護層をラピッドプロトタイピングにより形成することを特徴とする生体インプラントの製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る生体インプラントによると、生体内に埋設した場合に骨組織等の生体組織が進入し易い表面構造を有すると共に、荷重が集中的にかかる部位に埋設する場合及び椎体間等に打ち込んで埋設する場合でもその表面構造を維持することにより、骨との結合性を有する生体インプラントを提供することができる。
【００１９】
特に、本発明に係る生体インプラントは、エンジニアリングプラスチックからなる緻密な実質部の表面に、ミクロ開気孔を有するミクロ多孔層と、自身の外表面からミクロ多孔層の表面まで達する空隙を有する保護層とを有するので、生体内に埋設した場合に骨組織等の生体組織が進入し易く、そこで新たな生体組織が形成され、生体インプラントの内部で生体組織が固定化されることにより、生体組織と生体インプラントとが強固に結合される。
【００２０】
また、本発明に係る生体インプラントは、エンジニアリングプラスチックからなる緻密な骨格部を有する保護層を備えるので、荷重が集中的にかかる部位に埋設する場合及び椎体間等に打ち込んで埋設する場合等に、骨格部によってミクロ多孔層が潰れるのを防止することができ、それによって骨との結合性を維持することができる。
【００２１】
さらに、本発明に係る生体インプラントは、生体インプラント全体が多孔質に形成されているのではなく、エンジニアリングプラスチックからなる緻密な実質部の表面に、前記ミクロ多孔層と前記保護層とが設けられているので、生体インプラント全体が多孔質構造である材料に比べて高い強度を有する。したがって、本発明に係る生体インプラントは、比較的高い強度が要求される部位に適用されることができる。
【００２２】
本発明に係る生体インプラントの製造方法によると、前記保護層をラピッドプロトタイピングにより形成するので、適用部位に応じた様々な構造を有する保護層を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、この発明に係る生体インプラントの一例である生体インプラントにおける任意の断面を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す生体インプラントを上面から見たときの模式図である。
【図３】図３は、この発明に係る生体インプラントの別の一例である生体インプラントを上面から見たときの模式図である。
【図４】図４は、この発明に係る生体インプラントのさらに別の一例である生体インプラントを上面から見たときの模式図である。
【図５】図５は、図１に示す生体インプラントにおけるミクロ多孔層を拡大して示す模式図である。
【図６】図６は、実施例１で製造した生体インプラント試験体におけるミクロ多孔層を打ち込み前にデジタルマイクロスコープで上面から観察した画像である。
【図７】図７は、実施例１で製造した生体インプラント試験体を打ち込み後にミクロ多孔層をデジタルマイクロスコープで上面から観察した画像である。
【図８】図８は、比較例１で製造した生体インプラント試験体におけるミクロ多孔層を打ち込み前にデジタルマイクロスコープで上面から観察した画像である。
【図９】図９は、比較例１で製造した生体インプラント試験体を打ち込み後にミクロ多孔層をデジタルマイクロスコープで上面から観察した画像である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
この発明に係る生体インプラントは、エンジニアリングプラスチックからなる緻密な実質部と前記実質部の表面に設けられたミクロ多孔層と前記ミクロ多孔層の表面に設けられた保護層とを備え、前記保護層は、前記ミクロ多孔層の表面の一部に設けられた、エンジニアリングプラスチックからなる緻密な骨格部と、前記保護層の外表面から前記ミクロ多孔層の表面まで達する空隙とを有し、前記ミクロ多孔層は、前記ミクロ多孔層の表面に開口するミクロ開気孔を有する。
【００２５】
（第１の実施態様）
以下において、図１及び２を参照しつつ、この発明に係る生体インプラントを具体的に説明する。図１は、この発明に係る生体インプラントの一例である生体インプラントの任意の断面を示す模式図である。図２は、図１に示す生体インプラントを上面から見たときの模式図である。図１及び２に示されるように、この実施態様の生体インプラント１は、エンジニアリングプラスチックからなる緻密な実質部２と前記実質部２の表面に設けられたミクロ多孔層３と前記ミクロ多孔層３の表面に設けられた保護層４とを備える。
【００２６】
生体インプラント１は、生体インプラント１全体が多孔質に形成されるのではなく、エンジニアリングプラスチックからなる緻密な実質部２を有する。したがって、生体インプラント１は、生体インプラント全体が多孔質構造である材料に比べて高い強度を有する。そのため、生体インプラント１は、比較的高い強度が要求される部位に適用されることができる。
【００２７】
実質部２を形成するエンジニアリングプラスチックは、生体骨又は歯に類似又は近似する力学特性を有するエンジニアリングプラスチックが好ましく、そのようなエンジニアリングプラスチックとして、例えば、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン等の芳香族ポリエーテルケトン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエステル、ポリフェニリンオキサイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、シンジオタクチックポリスチレン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリメチルペンテン、ジアリルフタレート樹脂、ポリオキシメチレン、ポリ四フッ化エチレン等の熱可塑性エンジニアリングプラスチック、フェノール、ユリア、メラミン、不飽和ポリエステル、エポキシ、ジアリルフタレート、シリコーン、ポリウレタン等の熱硬化性エンジニアリングプラスチックが挙げられる。エンジニアリングプラスチックは、一種単独で使用することもできるし、また、二種以上を併用することもできる。実質部２を形成する材料としては、これらの中でも、力学特性が生体骨と近く、生体適合性の高いポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）が特に好ましい。
【００２８】
実質部２を形成するエンジニアリングプラスチックは、繊維が混合された繊維強化エンジニアリングプラスチックであってもよい。前記繊維強化エンジニアリングプラスチックに含有される繊維としては、例えば、カーボンナノチューブを含む炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、金属繊維又は有機繊維が挙げられる。前記ガラス繊維としては、例えば、ホウケイ酸ガラス（Ｅガラス）の繊維状物、高強度ガラス（Ｓガラス）の繊維状物、高弾性ガラス（ＹＭ−３１Ａガラス）の繊維状物等が挙げられ、前記セラミック繊維としては、例えば、炭化ケイ素の繊維状物、窒化ケイ素の繊維状物、アルミナの繊維状物、チタン酸カリウムの繊維状物、炭化ホウ素の繊維状物、酸化マグネシウムの繊維状物、酸化亜鉛の繊維状物、ホウ酸アルミニウムの繊維状物、ホウ素の繊維状物等が挙げられ、前記金属繊維としては、例えば、タングステンの繊維状物、モリブデンの繊維状物、ステンレスの繊維状物、スチールの繊維状物、タンタルの繊維状物等が挙げられ、前記有機繊維としては、例えば、ポリビニルアルコールの繊維状物、ポリアミドの繊維状物、ポリエチレンテレフタレートの繊維状物、ポリエステルの繊維状物、アラミドの繊維状物等が挙げられる。繊維は一種単独で又は二種以上の混合物を用いることができる。
【００２９】
実質部２は、エンジニアリングプラスチックに加えて、必要に応じて、帯電防止剤、酸化防止剤、ヒンダードアミン系化合物等の光安定剤、滑剤、ブロッキング防止剤、紫外線吸収剤、無機充填剤、顔料等の着色料等の各種添加剤を含有していてもよい。
【００３０】
実質部２は緻密に形成されている。すなわち、実質部２は気孔を積極的に含有させることなく形成されている。この発明において、実質部２が緻密であるとは、気孔率が５％以下であることである。実質部２の気孔率は、実質部２の体積と質量とを測定することにより得られた測定密度と実質部２の理論密度とにより算出することができる。
【００３１】
保護層４は、ミクロ多孔層３の表面の一部に設けられた、エンジニアリングプラスチックからなる緻密な骨格部５と、保護層４の外表面からミクロ多孔層３の表面まで達する空隙６とを有する。生体インプラント１は、エンジニアリングプラスチックからなる緻密な骨格部５を有する保護層４を備えるので、荷重が集中的にかかる部位に埋設する場合及び椎体間等に打ち込んで埋設する場合等に、骨格部５によってミクロ多孔層３が潰れるのを防止することができ、それによって骨との結合性を維持することができる。また、生体インプラント１は、実質部２の表面にミクロ多孔層３と、自身の外表面からミクロ多孔層３の表面まで達する空隙６を有する保護層４とを備えるので、生体内に埋設した場合に骨組織等の生体組織が進入し易く、そこで新たな生体組織が形成され、生体インプラント１の内部で生体組織が固定化されることにより、生体組織と生体インプラント１とが強固に結合される。
【００３２】
骨格部５を形成するエンジニアリングプラスチックは、生体骨又は歯に類似又は近似する力学特性を有するエンジニアリングプラスチックが好ましく、そのようなエンジニアリングプラスチックとして、実質部２を形成する材料として挙げたエンジニアリングプラスチックを挙げることができる。
【００３３】
骨格部５は緻密に形成されている。すなわち、骨格部５は気孔を積極的に含有させることなく形成されている。この発明において、骨格部５が緻密であるとは、気孔率が５％以下であることである。骨格部５の気孔率は、実質部２と同様に求めることができる。
【００３４】
空隙６は、保護層４の外表面すなわち生体インプラント１の外表面からミクロ多孔層３の表面まで達する空間であり、骨格部５と骨格部５との間に形成される空間である。空隙６の形状及び大きさは特に限定されないが、骨組織等の生体組織がミクロ多孔層３まで進入し易い幅を有するのが好ましい。
【００３５】
保護層４の構造は、生体インプラント１を生体内に埋設した場合にミクロ多孔層３が潰れるのを防止することができ、かつ骨組織等の生体組織がミクロ多孔層３まで進入可能な空隙６を有するように構成されている限り特に限定されない。図１及び図２に示す保護層４は、ミクロ多孔層３の表面に、繊維状の骨格部５が等間隔に配置されて縞模様を形成し、この縞模様の骨格部５の上にこれに直交するように繊維状の骨格部５が等間隔に配置されて縞模様を形成し、上面から見ると格子状の骨格部５が形成されている。図１及び図２に示す保護層４は、縞模様に配置された骨格部５が直交するように２層積層されて、上面から見て格子状に構成されているが、３層以上の縞模様の骨格部５が積層されて上面から見て格子状に構成されてもよいし、１層の縞模様の骨格部５のみで構成されてもよい。また、図３に示す生体インプラント１０１のように、保護層１０４の構造は、複数の柱状の骨格部１０５がミクロ多孔層１０３の表面に設けられて、網目状の空隙１０６が形成される構造であってもよい。この実施形態の保護層１０４は、複数の柱状の骨格部１０５が、千鳥状に配置されているが、柱状の骨格部がランダムに配置されてもよいし、碁盤目状に配置されてもよい。また、図４に示す生体インプラント２０１のように、保護層２０４の構造は、ミクロ多孔層２０３の表面に１本の繊維状の骨格部２０５が渦巻き状に配置され、渦巻き状の空隙２０６が形成される構造であってもよい。また、保護層は、互いに異なる構造を有する層が２層以上積層される構造であってもよい。例えば、保護層は、ミクロ多孔層の表面に渦巻き状に配置された骨格部の上に、縞模様に配置された骨格部が配置されていてもよい。
【００３６】
骨格部５は、ミクロ多孔層３の表面の一部に設けられ、骨格部５が設けられていないミクロ多孔層３の表面は空隙６に露出している。ミクロ多孔層３と保護層４との界面の全面積Ｓに対するミクロ多孔層３の空隙６に露出する露出面７の露出面積Ｓｍの割合（Ｓｍ／Ｓ×１００）は、１０〜９０％であるのが好ましく、３０〜７０％であるのがより好ましい。骨組織等の生体組織は、空隙６を通ってミクロ多孔層３に達し、ミクロ多孔層３の表面すなわち露出面７に開口するミクロ開気孔から生体インプラント１の内部に進入する。したがって、露出面積Ｓｍの割合（Ｓｍ／Ｓ×１００）が大きい程、生体インプラント１において生体組織が進入する面積が大きくなり、生体インプラント１と生体骨との結合性が向上する。また、露出面積Ｓｍの割合（Ｓｍ／Ｓ×１００）が小さい程、骨格部５の割合が大きくなり、耐圧縮荷重性が向上するので、荷重が集中的にかかる部位に埋設する場合及び椎体間等に打ち込んで埋設する場合等に、骨格部５によりミクロ多孔層３が潰れるのをより一層防止することができる。露出面積Ｓｍの割合（Ｓｍ／Ｓ×１００）が前記範囲内であると、椎体間等に打ち込んで埋設する場合等に生体インプラント１の表面構造を維持することにより生体骨との結合性を有する生体インプラント１を提供することができる。
【００３７】
保護層４の空隙率は、１０〜９０％であるのが好ましく、３０〜７０％であるのがより好ましい。保護層４の空隙率が１０％未満であると、生体組織が進入する空間が小さくなり、生体インプラント１と生体骨との結合性が低下するおそれがある。また、保護層４の空隙率が大きくなる程、保護層４の強度が低下する傾向にあり、保護層４の空隙率が９０％を超えると椎体間等に打ち込んで埋設する場合等にミクロ多孔層３が潰れるのを防止できないおそれがある。保護層４の空隙率が前記範囲内にあると、椎体間等に打ち込んで埋設する場合等に生体インプラント１の表面構造を維持することにより生体骨との結合性を有する生体インプラント１を提供することができる。
【００３８】
保護層４の空隙率は、生体インプラント１から保護層４を切り出し、切り出した保護層４の体積と質量とを測定することにより密度を算出し、算出した密度と保護層の理論密度とにより算出することができる。
【００３９】
保護層４の厚みは、１００〜１００００μｍであるのが好ましい。保護層４の厚みが１００μｍ未満であると、生体インプラント１を椎体間等に打ち込んで埋設する場合等にミクロ多孔層３が潰れるのを防止できず、ミクロ開気孔の一部が閉塞してしまうおそれがある。また、保護層４の厚みが大きくなる程、生体インプラント１全体の強度が低下する傾向にある。したがって、保護層４の厚みが前記範囲内にあると、所望の強度を維持することができると共に、椎体間等に打ち込んで埋設する場合等にミクロ多孔層３が潰れるのを防止することができ、その結果、生体骨との結合性を維持することができる。また、保護層４に過度に荷重がかかることにより保護層４がミクロ多孔層３に完全に埋没すると、ミクロ開気孔が閉塞されるおそれがある。したがって、保護層４がミクロ多孔層３に埋まったとしてもミクロ開気孔の閉塞を抑制することができるように、保護層４の厚みは、ミクロ多孔層３の厚みよりも厚い方が好ましい。
【００４０】
図５に示されるように、ミクロ多孔層３は、実質部２の表面に設けられ、ミクロ多孔層３の表面のうち骨格部５が形成されていない表面は、保護層４の空隙６に露出して露出面７を形成する。ミクロ多孔層３は、複数のミクロ気孔３１を有する。ミクロ気孔３１は、平均気孔径が１０μ未満の小径気孔３２と平均気孔径が１０μｍ〜２００μｍの大径気孔３３とを有するのが好ましい。
【００４１】
小径気孔３２は、その存在位置によって、露出面７に開口する小径開気孔とミクロ多孔層３の内部に存在する小径内気孔とに分類され、またその存在状態によって、単独で独立に存在する小径気孔３２である小径独立気孔と、小径気孔３２同士が連通する又は大径気孔３３に連通する小径気孔３２である小径連通気孔に分類される。小径気孔３２の平均気孔径が１０μｍ未満である場合、小径開気孔の平均開気孔径、小径内気孔及び小径独立気孔の平均気孔径、並びに、小径連通気孔の連通部の径の平均である連通孔径は、それぞれ１０μｍ未満である。
【００４２】
大径気孔３３は、その存在位置によって、露出面７に開口する大径開気孔とミクロ多孔層３の内部に存在する大径内気孔とに分類され、またその存在状態によって、単独で独立に存在する大径独立気孔と、大径開気孔に連通する大径連通気孔と、大径気孔同士は連通するが大径開気孔には連通しない大径連通閉気孔とに分類される。大径気孔３３の平均気孔径が１０〜２００μｍである場合、大径開気孔の平均開気孔径、大径内気孔及び大径独立気孔の平均気孔径、並びに、大径連通気孔及び大径連通閉気孔の連通部の径の平均である大径連通孔径は、それぞれ１０〜２００μｍである。
【００４３】
ミクロ多孔層３は、複数のミクロ気孔３１を有し、複数のミクロ気孔３１のうちの一部はミクロ多孔層３の露出面７に開口するミクロ開気孔を形成する。ミクロ開気孔は、ミクロ開気孔の大きさの平均値である平均開気孔径が１０μｍ未満の小径開気孔と平均開気孔径が１０〜２００μｍの大径開気孔とを有するのが好ましい。また、ミクロ多孔層３は、複数の小径気孔３２と複数の大径気孔３３とにより多孔質構造に形成され、特に、複数の大径気孔３３が連通してなる大径連通気孔によって網目構造になっているのが好ましい。ミクロ多孔層３が、前記平均開気孔径を有する小径開気孔と大径開気孔とを有し、また、網目構造になっていると、空隙６を通って進入した骨組織等の生体組織がミクロ多孔層３の内部まで進入し易くなり、生体組織と強固に結合し易くなる。
【００４４】
ミクロ多孔層３における小径開気孔の平均開気孔径及び大径開気孔の平均開気孔径は、生体インプラント１の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した画像を利用して、例えばインターセプト法により求めることができる。具体的には、大径開気孔の平均開気孔径については、まず、生体インプラント１の表面を走査型電子顕微鏡により、所定の倍率、例えば３００倍で観察したＳＥＭ画像を得る。この画像上を横断するようにランダムに５本の直線を引き、直線上にある大径開気孔を測定対象として、直線と大径開気孔の重なっている部分の長さを全て測定し、これらの算術平均値を大径開気孔の平均開気孔径とする。一方、小径開気孔は、通常、大径開気孔と大径開気孔との間の骨格部分に存在するから、小径開気孔の平均開気孔径を測定する場合には、測定誤差を小さくするために走査型電子顕微鏡の倍率を上げるのが好ましい。例えば、走査型電子顕微鏡により、３０００倍で観察して得たＳＥＭ画像を用いて、インターセプト法により小径開気孔の平均開気孔径を求める。
【００４５】
なお、ＳＥＭ画像で確認される大径開気孔又は小径開気孔が少数、例えば１０個以内である場合、ＳＥＭ画像上にある大径開気孔又は小径開気孔を測定対象として気孔の長径と短径とを全て測定し、これらの算術平均値から大径開気孔及び小径開気孔の平均開気孔径をそれぞれ求めることもできる。
【００４６】
大径内気孔、大径独立気孔等の平均気孔径、並びに、小径内気孔及び小径独立気孔等の平均気孔径は、生体インプラント１の任意の断面を走査型電子顕微鏡で観察して前記平均気孔径と同様に求めることができる。
【００４７】
大径連通気孔及び大径連通閉気孔の連通孔径並びに小径連通気孔の連通孔径は、上記と同様に所定の倍率で撮影したＳＥＭ画像から求めることができ、その他の方法として水銀ポロシメータを使用して求めることもできる。
【００４８】
ミクロ多孔層３の露出面積Ｓｍに対する大径開気孔の面積Ｓｂの割合（Ｓｂ／Ｓｍ×１００）は、１０〜９５％であるのが好ましい。前記割合（Ｓｂ／Ｓｍ×１００）が前記範囲内にあると、生体インプラント１の内部に生体組織が進入し易くなるので、生体内に埋設した後に生体組織との強固な結合能力を発揮し、また、適用部位に応じた強度を確保することができる。
【００４９】
前記割合（Ｓｂ／Ｓｍ×１００）は、ミクロ多孔層３の表面を走査型電子顕微鏡により撮影した画像を画像解析ソフト、例えばＳｃｉｏｎ社製  Ｓｃｉｏｎ  Ｉｍａｇｅ等を使用して、大径気孔３３により形成される大径開気孔とそれ以外の部分とに２値化し、次いで、画像全体の面積に対する大径開気孔の面積割合を算出することにより求めることができる。なお、走査型電子顕微鏡は、大径開気孔の面積を測定するのに適度な倍率で表示する。
【００５０】
ミクロ多孔層３の厚さは、適用される部位、生体インプラント１に要求される、生体組織との結合能及び強度等に応じて適宜設定されればよく、１０〜１０００μｍの範囲内にあるのが好ましい。ミクロ多孔層３の厚さが前記範囲内にあると、空隙６を通って進入した生体組織の足場になり易く、生体組織との高い結合能力を発揮する。ミクロ多孔層３の厚さは、ミクロ多孔層３の任意の断面を走査型電子顕微鏡で観察して、得られたＳＥＭ画像におけるミクロ気孔３１の最も深い地点から露出面７までの距離として求めることができ、その測定値をその測定点でのミクロ多孔層３の厚さとする。
【００５１】
ミクロ多孔層３を形成する材料は、特に限定されず、プラスチック及びセラミック等を挙げることができる。プラスチックとしては、エンジニアリングプラスチック及び生体吸収性プラスチックを挙げることができる。
【００５２】
エンジニアリングプラスチックとしては、生体骨又は歯に類似又は近似する力学特性を有するエンジニアリングプラスチックが好ましく、そのようなエンジニアリングプラスチックとして、実質部２を形成する材料として挙げたエンジニアリングプラスチックを挙げることができる。
【００５３】
生体吸収性プラスチックは、生体インプラント１を生体内に埋設した後に、徐々に分解及び／又は生体に吸収され得るプラスチックである。生体吸収性プラスチックとしては、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ−ε−カプロラクトン及びポリブチルサクシネートの重合体、並びに、乳酸、グリコール酸、ε−カプロラクトン、及び、コハク酸とブタンジオールとを組合せてなる単量体からなる群より選択される少なくとも二種の単量体を共重合してなる共重合体等が挙げられる。生体吸収性プラスチックは、一種単独で使用することもできるし、また、二種以上を併用することもできる。なお、この発明において、ポリ乳酸には、ポリ−Ｌ−乳酸、ポリ−Ｄ−乳酸及びポリ−ＤＬ−乳酸が含まれ、乳酸には、Ｌ−乳酸、Ｄ−乳酸及びＤＬ−乳酸が含まれる。
【００５４】
セラミックは、特に限定されず、生体活性を有するセラミック、及び生体活性ガラス等を挙げることができる。生体活性を有するセラミックとして、例えば、リン酸水素カルシウム、リン酸水素カルシウム水和物、リン酸二水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム水和物、α型リン酸三カルシウム、β型リン酸三カルシウム、ドロマイト、リン酸四カルシウム、リン酸八カルシウム、水酸アパタイト、フッ素アパタイト、炭酸アパタイト及び塩素アパタイト等のリン酸カルシウム化合物を挙げることができる。生体活性ガラスとして、ＳｉＯ２−ＣａＯ−Ｎａ２Ｏ−Ｐ２Ｏ５系ガラス、ＳｉＯ２−ＣａＯ−Ｎａ２Ｏ−Ｐ２Ｏ５−Ｋ２Ｏ−ＭｇＯ系ガラス、ＳｉＯ２−ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５系ガラス、ＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス等を挙げることができる。
【００５５】
ミクロ多孔層３を形成する材料としては、これらの中でも、実質部２と同一のエンジニアリングプラスチックが好ましく、実質部２がポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）により形成される場合には、ミクロ多孔層３もまたＰＥＥＫにより形成されるのがより好ましい。
【００５６】
ミクロ多孔層３は、実質部２の表面にミクロ多孔層３をコーティング等して後から形成するのではなく、後述するように、エンジニアリングプラスチックからなる中実基材の表面部に多数のミクロ気孔３１を形成して多孔質構造にすることにより形成するのが好ましい。ミクロ多孔層３は、このように形成されることにより、ミクロ多孔層３と実質部２とが一体に形成され、実質部２からミクロ多孔層３が剥離し難くなる。
【００５７】
ミクロ多孔層３は、実質部２の全表面に設けられてもよく、実質部２の表面の一部すなわち生体骨との結合が必要な表面のみに設けられてもよい。
【００５８】
この生体インプラント１は、前述したように、エンジニアリングプラスチックからなる緻密な実質部２と実質部２の表面に設けられたミクロ多孔層３とミクロ多孔層３の表面に設けられた保護層４とを備え、保護層４はミクロ多孔層３の表面の一部に設けられた、エンジニアリングプラスチックからなる緻密な骨格部５と、保護層４の外表面からミクロ多孔層３の表面まで達する空隙６とを有し、ミクロ多孔層３はミクロ多孔層３の表面に開口するミクロ開気孔を有するので、生体内に埋設した場合に骨組織等の生体組織が進入し易い表面構造を有すると共に、荷重が集中的にかかる部位に埋設する場合及び椎体間等に打ち込んで埋設する場合でもその表面構造を維持することにより、骨との結合性を有する生体インプラントを提供することができる。
【００５９】
この生体インプラント１は、骨欠損部等に埋設又は補填される生体インプラント、具体的には、骨補填材、人工関節部材、骨接合材、人工椎体、椎体間スペーサ、椎体ケージ、人工歯根及び歯槽骨造骨材等として好適に用いられる。特に、この生体インプラント１は、荷重が集中的にかかる部位及び骨に形成された空間に打ち込んで埋設する生体インプラントとして好適に用いられる。したがって、この生体インプラント１は、椎体間スペーサとして好適である。
【００６０】
生体インプラント１は、所望の形状に製造され、又は適宜の形状に製造された後に適用される部位に合わせて所望の形状に切断、削る等して使用されてもよいし、予め適用される部位に合わせて所望の形状に製造されてもよい。前記所望の形状は、補填される部位の形状と同様の形状、又はこの形状に相当する形状例えば相似形等が挙げられ、具体的には、顆粒状、繊維状、ブロック状又はフィルム状等が挙げられる。
【００６１】
次に、この生体インプラント１の製造方法の一実施例について説明する。
【００６２】
この生体インプラント１の製造方法は、実質部２の表面にミクロ多孔層３を有する表面発泡基材を形成する工程と、この表面発泡基材の表面に保護層４を形成する工程とを有する。
【００６３】
表面発泡基材を形成する工程は、エンジニアリングプラスチックを膨潤させる膨潤溶液に浸漬する膨潤工程、及びこのエンジニアリングプラスチックが溶出しない液で凝固及び洗浄する凝固工程を有し、エンジニアリングプラスチックからなる中実基材の表面に微小気孔を形成することにより微小気孔基材を得る第１工程と、第１工程で得られた微小気孔基材を、発泡剤を含有する溶液に浸漬することにより発泡剤保持基材を得る発泡剤保持工程、この発泡剤保持基材を、エンジニアリングプラスチックを膨潤させ、かつ、発泡剤を発泡させる発泡溶液に浸漬することにより表面軟発泡基材を得る表面軟発泡工程と、及びこの表面軟発泡基材を、膨潤したエンジニアリングプラスチックを凝固させる凝固溶液に浸漬することにより表面発泡基材を得る第２凝固工程を有し、微小気孔基材をさらに浸食して所望のミクロ気孔３１を形成する第２工程とを有する。
【００６４】
第１工程では、エンジニアリングプラスチックからなる中実基材の表面部に、ミクロ気孔３１における小径気孔３２と同程度又はそれよりも小さい気孔を形成して微小気孔基材を得る。まず、中実基材を膨潤溶液に浸漬する膨潤工程を実施する。この膨潤溶液は、特に限定されないが、硫酸、硝酸、又はクロム酸等の酸性水溶液が挙げられる。この膨潤工程は、中実基材の表面を膨潤できる条件が適宜に設定されればよく、要求されるミクロ多孔層３の厚さ及び気孔径等に応じて適宜に設定される。例えば、膨潤溶液の濃度はミクロ多孔層３の気孔率及び厚さに影響し、通常、高いのが好ましく、濃硫酸又は濃硝酸を好適に用いることができる。膨潤溶液の使用量は、中実基材の浸食させる部分が浸漬される程度であればよく、中実基材の全表面に気孔を形成させる場合には、中実基材全体を浸漬させることのできる量であるのがよい。浸漬時間は浸食量に応じて決定される。また、膨潤溶液の温度は通常常温程度に設定される。
【００６５】
次いで、膨潤溶液から取り出した中実基材をエンジニアリングプラスチックが溶出しない液で凝固及び洗浄する凝固工程を実施する。凝固工程は中実基材を洗浄した液が中性になるまで中実基材を洗浄すると共に膨潤溶液でゲル状に軟化（場合によっては一部溶解する）したエンジニアリングプラスチックを凝固させて微小気孔基材とする。この凝固工程で使用される、エンジニアリングプラスチックが溶出しない液（凝固溶液）は、通常常温程度に設定され、表面が膨潤した中実基材が浸漬状態で静置又は撹拌状態で、若しくは脱泡処理をしつつ所定時間浸漬される。凝固溶液の種類や濃度、温度を適宜設定することにより、ミクロ多孔層３の気孔率及び厚さ等を調整することができる。エンジニアリングプラスチックが溶出しない液としては、例えば、水、エタノール等が挙げられる。
【００６６】
この微小気孔基材における気孔が形成されている領域の厚さは、生体インプラント１のミクロ多孔層３と同等の厚さであればよい。また、微小気孔基材における気孔の気孔径は、第２工程において使用される発泡剤を気孔に進入させることのできる気孔径を有していればよく、発泡剤の種類により適宜設定される。気孔が形成されている領域の厚さ及び気孔の気孔径等は膨潤溶液に浸漬する時間、エンジニアリングプラスチックが溶出しない液に浸漬する時間、及び／又は温度等により調整することができる。
【００６７】
第１工程においては、所望により、得られた微小気孔基材を乾燥する工程を実施できる。乾燥は、エンジニアリングプラスチックが溶融等しない条件で実施すればよく、例えば、エンジニアリングプラスチックの融点未満、好ましくはガラス転移温度未満の温度で実施される。
【００６８】
第２工程では、第１工程で得られた微小気孔基材を、再度浸食して所望のミクロ気孔３１を形成する。まず、第１工程で得られた微小気孔基材を、発泡剤を含有する溶液に浸漬して発泡剤保持基材を得る発泡剤保持工程を実施する。この工程で用いる発泡剤としては、後述する発泡溶液で発泡する発泡剤であればよく、例えば、炭酸塩、アルミニウム粉末等の無機系発泡剤、アゾ化合物、イソシアネート化合物等の有機系発泡剤を挙げることができる。この発泡剤は、生体インプラント１を埋設したときに生体に悪影響を与えない物質であるのが好ましく、例えば、炭酸塩が挙げられ、より具体的には、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等が挙げられる。この発泡剤を溶解する溶媒は特に限定されず、例えば水等が挙げられる。この発泡剤保持工程では、発泡剤保持基材の表面及び第１工程で形成された気孔の内壁面に発泡剤を保持できる条件、例えば発泡剤の濃度及び溶液の使用量等が適宜に設定される。発泡剤を含有する溶液の温度は通常常温程度に設定される。発泡剤を含有する溶液中での微小気孔基材の浸漬状態は静置してもよく、発泡溶液を攪拌してもよく、脱泡処理をしてもよい。浸漬時間は適宜に決定される。
【００６９】
次いで、発泡剤保持基材をエンジニアリングプラスチックを膨潤させ、かつ発泡剤を発泡させる発泡溶液に浸漬して表面軟発泡基材を得る表面軟発泡工程を実施する。この工程は、通常、発泡剤保持基材を乾燥させることなく実施されるが、発泡剤保持基材を乾燥することもできる。発泡剤保持基材を発泡溶液に浸漬するとエンジニアリングプラスチックの膨潤と発泡剤の発泡とがほぼ同時に進行して表面軟発泡基材が得られる。発泡溶液としては、前記特性を有するものであればよく、例えば、濃硫酸、塩酸及び硝酸等の酸性水溶液を挙げることができる。エンジニアリングプラスチックがＰＥＥＫで、発泡剤が炭酸塩である場合には、発泡溶液は濃度が９０％以上の濃硫酸が好ましい。この表面軟発泡工程は、エンジニアリングプラスチックを膨潤させ、かつ発泡剤を発泡できる浸漬条件が設定される。発泡溶液の温度は通常常温程度に設定される。発泡溶液中での発泡剤保持基材の浸漬状態は静置してもよく、発泡溶液を攪拌してもよく、脱泡処理をしてもよい。浸漬時間は適宜に決定される。
【００７０】
次いで、表面軟発泡基材を膨潤したエンジニアリングプラスチックを凝固させる凝固溶液に浸漬して表面発泡基材を得る第２凝固工程を実施する。この第２凝固工程において発泡溶液から取り出された表面軟発泡基材は、凝固溶液に浸漬された後に凝固溶液を流して凝固されてもよく、凝固溶液への浸漬を複数回繰り返して凝固されてもよい。この工程で用いる凝固溶液は、エンジニアリングプラスチックが溶出しない液であって、例えば、水、エタノール等の水性溶液、アセトン等の極性溶液等が挙げられ、エンジニアリングプラスチックがＰＥＥＫである場合には、これらに加えて、濃度が９０％未満の硫酸、硝酸、リン酸、塩酸等の無機酸水溶液、水溶性有機溶剤等が挙げられる。水溶性有機溶剤としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキサイド、テトラヒドロフラン、エチレングリコ−ル、ジエチレングリコ−ル、トリエトレングリコ−ル、プロピレングリコ−ル、ジプロピレングリコ−ル、グリセリンエタノ−ル、プロパノ−ル、ブタノ−ル、ペンタノ−ル、ヘキサノ−ル等のアルコ−ル及びこれらの水溶液、ポリエチレングリコ−ル、ポリプロピレングリコ−ル、ポリビニルピロリドン等液状高分子又はそれらの水溶液及びこれらの混合物を挙げることができる。この第２凝固工程は、表面軟発泡基材を凝固できる条件で凝固溶液に浸漬される。例えば、凝固溶液の温度は通常常温程度に設定される。凝固溶液中での表面軟発泡基材の浸漬状態は静置してもよく、凝固溶液を攪拌してもよく、脱泡処理をしてもよい。浸漬時間は適宜に決定される。
【００７１】
第２工程においては、所望により、表面発泡基材を洗浄する洗浄工程を実施する。この洗浄工程は、表面発泡基材を洗浄した洗浄液が中性になるまで洗浄する。この洗浄工程において、凝固溶液から取り出した表面発泡基材は洗浄液中に浸漬された後に洗浄液を流して洗浄されてもよく、洗浄液への浸漬を複数回繰り返して洗浄されてもよい。この洗浄工程で用いる洗浄液はエンジニアリングプラスチックが溶出しない液であればよく、例えば、水、純水等が挙げられる。この洗浄工程は例えば常温で実施できる。
【００７２】
第１工程においては、所望により、得られた表面発泡基材を乾燥する乾燥工程を実施できる。乾燥は、エンジニアリングプラスチックが融解等しない条件で実施すればよく、例えば、エンジニアリングプラスチックの融点未満、好ましくはガラス転移温度未満の温度で実施される。このようにして表面発泡基材が製造される。
【００７３】
次いで、製造した表面発泡基材の表面に保護層４を形成する工程について説明する。保護層４の製造方法としては、ラピッドプロトライピングにより製造する方法及びメッシュ積層法等を挙げることができる。
【００７４】
ラピッドプロトタイピングは、積層造形法と称されることもあり、コンピュータに蓄積された３次元の立体情報から３次元の立体を輪切りにした情報に分割し、この情報に基づいて形成される層状の造形物を順次積層することにより、３次元の立体物を高速に製造する技術である。ラピットプロトタイピングによると、適用部位に応じた様々な構造を有する保護層４を、高速に簡易に形成することができる。ラピッドプロトタイピングとしては、例えば、熱溶解積層法、光造形法、粉末結合法、及びインクジェット法等を挙げることができる。熱溶解積層法は、加熱して溶かした熱可塑性樹脂を細いノズルの先から押し出すことにより、所望の造形体を形成する方法である。光造形法は、液体の光硬化樹脂にレーザ光線又は紫外線を３次元に照射することにより選択的に光硬化樹脂を硬化させて、所望の造形体を形成する方法である。粉末結合法は、樹脂及び金属等の粉末を敷き詰め、高出力のレーザ光線等で直接焼結して固めることにより、所望の造形体を形成する方法である。インクジェット法は、液体の材料を吹き付けて積層させることにより、所望の造形体を形成する方法である。
【００７５】
ラピットプロトタイピングのうち、熱溶解積層法について以下に詳細に説明する。熱溶解積層法では、保護層４を形成するエンジニアリングプラスチックを造形装置の材料容器に投入し、投入したエンジニアリングプラスチックをノズルから押し出して、表面発泡基材のミクロ多孔層３の表面に適宜のパターンを描くことにより、骨格部５と空隙６とを有する保護層４を形成する。エンジニアリングプラスチックは、ノズルから押し出し易く成形し易い流動性となるように加熱され、例えば、エンジニアリングプラスチックの融点から分解温度までの温度範囲に加熱される。ノズルは１つであっても２つ以上であってもよい。保護層４の形成方法の一例として、まず、ノズル又は造形テーブルを可動しつつエンジニアリングプラスチックを押し出して、一筆書きのようにして、骨格部３となる繊維状のラインを描き、１層目の造形体をミクロ多孔層３の表面に形成する。例えば、図２に示す保護層４の場合には、ノズル又は造形テーブルを可動させて、ミクロ多孔層３の表面に、ノズルから押し出されて形成されるラインを一方から他方に向かって直線状に描き、この直線の端部で折り返して、先に描いた直線に平行でその直線から所定の間隔離れた位置に直線を描く。このような操作を繰り返して、例えば、直線状のライン同士が互いに所定の間隔で配列され、平面視略四角形の仮想空間の中にすべてのラインが収まるようにパターンを１本の線で描く。このとき、ラインの末端部が起点部の対角線上の位置になるようにする。２層目の造形体は、１層目の造形体の末端部を起点部として、１層目の造形体の上に１層目の造形体と同じパターンを９０°回転させて描く。すなわち直線状のラインが１層目と２層目とで直交するように描く。このようにして、骨格部５となる縞状のラインがミクロ多孔層３の表面に溶着され、また骨格部５となる縞状のラインが互いに格子状に溶着されることにより保護層４が形成され、四角形盤状の表面多孔体が形成される。図２に示す生体インプラント１は、四角形盤状に形成された表面多孔体から円盤体を切り出すことにより得ることができる。ここでは、図２に示す保護層４のパターンについて説明したが、パターンは特に限定されず、適宜のパターンを設定することができ、各層が同じパターンであっても異なってもよい。また、ノズルから押出されるエンジニアリングプラスチックの太さを適宜設定することにより、形成される骨格部５の太さを調整することができ、また、ライン同士の間隔等を適宜設定することにより、空隙の幅及び保護層４の空隙率等を調整することができる。
【００７６】
メッシュ積層法は、あらかじめ製造しておいたエンジニアリングプラスチックからなるメッシュを表面発泡基材の上に積層することにより、生体インプラント１を製造する方法である。具体的には、あらかじめ製造しておいたエンジニアリングプラスチックからなるメッシュをミクロ多孔層３の表面に積層した後に、積層したメッシュを所定の温度で加熱してメッシュをミクロ多孔層３の表面に溶着させる。メッシュの網目模様は、特に限定されず、例えば、格子状、縞状、及び渦巻き状等を挙げることができ、複数のメッシュを積層する場合には、それぞれのメッシュの網目模様は同じであっても異なってもよい。積層されるメッシュが同じ網目模様である場合には、各メッシュを回転又は平行移動する等して、空隙６が保護層４の外表面からミクロ多孔層３の表面まで貫通する柱形状ではなく、複雑な経路となるように形成してもよい。メッシュの太さを適宜設定することにより、形成される骨格部５の太さを調整することができ、また、メッシュの目開きを適宜設定することにより、空隙の幅及び保護層４の空隙率等を調整することができる。
【００７７】
このようにして生体インプラント１となる表面多孔体が製造される。
【００７８】
生体インプラント１は、得られた状態のまま用いることができ、また、所望形状に成形又は整形して用いることもできる。得られた状態のままで生体インプラント１を用いる場合には中実基材の準備時に所望形状に成形されているのが好ましい。
【００７９】
生体インプラント１におけるミクロ多孔層３が生体吸収性プラスチックにより形成される場合には、例えば、次のようにして生体インプラント１となる表面多孔体を製造することができる。
【００８０】
この生体インプラント１の製造方法は、実質部２の表面にミクロ多孔層３を形成する方法以外は、前述した生体インプラント１の製造方法と同じである。
まず、ミクロ多孔層３となる生体吸収性プラスチックからなる多孔質シートを形成する。多孔質シートの製造方法は、特に限定されないが、例えば、生体吸収性プラスチックからなる顆粒と可溶性物質からなる顆粒とを混合して顆粒混合物を得る混合工程と、顆粒混合物を加熱し、加圧して成形体を形成する成形工程と、成形体を可溶性物質が溶解する溶媒に浸漬して可溶性物質を溶出させる溶出工程とを有する。
【００８１】
混合工程における混合方法は特に限定されず、ドライブレンド等により混合することができる。可溶性物質は、溶出工程で用いる溶媒に溶解する物質であればよく、生体に用いるインプラントであること及び製造時の環境等の観点から、溶媒は水であるのが好ましく、したがって、可溶性物質は水溶性物質であるのが好ましい。水溶性物質としては、塩類（塩化ナトリウム又は塩化カリウム及び硫酸ナトリウム等）、糖類（α、β又はγ−シクロデキストリン、デキストリン及びでんぷん等の多糖類、ショ糖、乳糖、マンニット等）、セルロース類（ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース等）、蛋白質、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩、ポリエチレンオキサイド、スルホン化ポリイソプレン、スルホン化ポリイソプレン共重合体等が挙げられる。生体吸収性プラスチックからなる顆粒及び可溶性物質からなる顆粒の平均粒径及びこれらの混合割合は、要求される気孔径及び気孔率等に応じて適宜設定される。
【００８２】
成形工程では、混合工程で得られた顆粒混合物を加熱し、金型プレス等により加圧して成形体を成形する。成形温度は、生体吸収性プラスチックの融点以上の温度であることが好ましい。成形圧力は、１〜２０ＭＰａであるのが好ましい。
【００８３】
溶出工程では、成形体を可溶性物質が溶解する溶媒に浸漬して可溶性物質を溶出させ、多孔体とする。溶媒としては、前述したように、水を用いるのが好ましい。
【００８４】
多孔体は、適宜の厚さにスライスして多孔質シートとする。予め準備したエンジニアリングプラスチックからなる実質部２の表面に多孔質シートを接着させる方法は特に限定されないが、例えば、実質部２の表面に溶剤を塗布した後に、ここに所望の大きさに切り出した多孔質シートを貼付する方法、実質部２の表面に所望の大きさに切りだした多孔質シートを配置した後に、多孔質シートを加熱して実質部２の表面に溶着させる方法等を挙げることができる。このようにして、実質部２の表面にミクロ多孔層３が形成されてなる表面多孔質基材が製造される。なお、生体吸収性プラスチックからなる多孔体は、あらかじめ所望の大きさの多孔質シートに形成することにより、そのまま実質部２に貼付してもよい。表面多孔質基材の表面に保護層４を形成する方法は、前述した保護層４の製造方法を採用することができる。
【００８５】
生体インプラント１におけるミクロ多孔層３がセラミックにより形成される場合には、例えば、次のようにして生体インプラント１となる表面多孔体を製造することができる。
【００８６】
まず、エンジニアリングプラスチックからなる実質部２を準備する。次いで、実質部２の表面にセラミックからなるミクロ多孔層３を形成する。ミクロ多孔層３の形成方法としては、例えば、フレーム溶射、プラズマ溶射等の溶射法、並びに、スパッタリング、イオンプレーディング、イオンビーム蒸着、イオンミキシング法等の物理的蒸着法、加熱により実質部２の表面を溶解させた状態のエンジニアリングプラスチック（例えばＰＥＥＫ）に、セラミック粉末を溶着させることによりミクロ多孔層３をコーティングする方法等を挙げることができる。セラミックとしては、前述したリン酸カルシウム化合物、生体活性ガラス等を挙げることができる。実質部２の表面にセラミックからなるミクロ多孔層３が形成されてなる表面多孔質基材の表面に保護層４を形成する方法は、前述した保護層４の製造方法を採用することができる。
【００８７】
（第２の実施態様）
この発明に係る生体インプラントの別の一例である生体インプラントについて説明する。この実施態様の生体インプラントは、ミクロ多孔層に生体活性物質及び／又は薬剤が担持されていること以外は、第１の実施態様の生体インプラント１と基本的に同様の構造を有する。
【００８８】
この生体インプラントは、ミクロ多孔層の露出面及びミクロ気孔の内壁面の全体又は一部に、生体活性物質、薬剤、又は薬剤を担持した生体活性物質を担持している。生体活性物質と薬剤を担持した生体活性物質とは、ミクロ気孔の内壁面等に膜状又は層状に担持されていてもよく、分散状態に担持されていてもよい。生体活性物質等が膜状又は層状に担持されている場合には、生体活性物質等の膜厚は、例えば、０．１〜１００μｍであるのが好ましく、０．５〜５０μｍであるのが特に好ましい。生体活性物質等が分散状態に担持されている場合に、生体活性物質等の形状はミクロ多孔層の露出面及びミクロ気孔の内壁面に担持可能な粒状、顆粒状、粉末状であればよく、また凝集物であってもよく、例えば、球状、楕円球状、針状、柱状、棒状、板状、多角形状等が挙げられる。このときの生体活性物質等の粒子径は、例えば０．００１〜１０μｍであるのが好ましく、０．０１〜５μｍであるのが特に好ましい。なお、本明細書中に記載している「粒子」及び「粒子径」とは、特に付記がない場合はそれぞれ「一次粒子」及び「一次粒子径」のことであり、ミクロ多孔層に担持されている生体活性物質が凝集物である場合は、その凝集物を構成している最小単位である一次粒子及びその径のことである。粒子径はインターセプト法により算出することができる。具体的には、走査型電子顕微鏡にて写真撮影を行い、少なくとも１５以上の粒子に交わる直線を引き、この直線と粒子とが交わっている部分の長さの平均値から算出することができる。球状粒子以外の形状である場合にはその面積換算直径を算出する。
【００８９】
生体活性物質は、生体との親和性が高く、生体骨を含む骨組織又は生体歯を含む歯組織（これらを総称して骨組織ということもある。）等の生体組織と化学的に反応する性質を有する物質であれば特に限定されず、例えば、リン酸カルシウム化合物、生体活性ガラス、炭酸カルシウム等が挙げられる。リン酸カルシウム化合物としては、例えば、リン酸水素カルシウム、リン酸水素カルシウム水和物、リン酸二水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム水和物、α型リン酸三カルシウム、β型リン酸三カルシウム、ドロマイト、リン酸四カルシウム、リン酸八カルシウム、水酸アパタイト、フッ素アパタイト、炭酸アパタイト及び塩素アパタイト等が挙げられる。生体活性ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ２−ＣａＯ−Ｎａ２Ｏ−Ｐ２Ｏ５系ガラス、ＳｉＯ２−ＣａＯ−Ｎａ２Ｏ−Ｐ２Ｏ５−Ｋ２Ｏ−ＭｇＯ系ガラス、ＳｉＯ２−ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５系ガラス、ＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス（アパタイトウォラストナイト結晶化ガラスとも称する。）、及び、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５系ガラス等が挙げられる。これらのリン酸カルシウム化合物、及び生体活性ガラスは、例えば、「化学便覧  応用化学編  第６版」（日本化学会、平成１５年１月３０日発行、丸善株式会社）、「バイオセラミックスの開発と臨床」（青木秀希ら編著、１９８７年４月１０日、クインテッセンス出版株式会社）等に詳述されている。
【００９０】
生体活性物質は、これらの中でも生体活性に優れる点で、リン酸カルシウム化合物及び生体活性ガラスの少なくとも１種であるのが好ましく、さらに、生体骨と組成や構造、性質が似ており体内環境における安定性が優れ、体内で顕著な溶解性を示さない点で、水酸アパタイト又はリン酸三カルシウムが特に好ましい。
【００９１】
薬剤は、この発明の生体インプラントに要求される機能により種々の薬剤を使用することができる。薬剤としては、例えば、抗炎症剤、抗生物質、抗血栓剤、抗腫瘍剤、抗凝血剤、血管細胞成長促進剤、血管細胞成長阻害剤、抗癌剤、血管拡張剤、及び骨形成誘導因子等を挙げることができる。骨形成誘導因子としては、骨組織からの抽出成分である各種の骨形成関連タンパク質を用いることができ、例えば、骨形成因子（ＢＭＰ）、形質転換成長因子（ＴＦＧ−β）、軟骨由来形成因子（ＣＤＭＰ）、骨誘導因子（ＯＩＦ）、インスリン様成長因子（ＩＧＦ）、血小板由来成長因子（ＰＤＦＧ）、繊維芽細胞増殖因子（ＦＧＦ）等を挙げることができる。これらの薬剤は、相互に反応するものでなければ、これらの中から選択される２種以上の薬剤が表面層５に担持されてもよい。
【００９２】
生体インプラントが生体活性物質を有していると、生体活性物質は骨との結合性や生体分子を吸着する性質を有するので、この生体インプラントが骨や皮膚等の生体組織との接合性が必要な部位に使用される場合に特に有効である。例えば、生体インプラントが人工骨として使用される場合には、骨と結合し易くなり、経皮デバイスとして使用される場合には、皮膚と密着し易くなる。さらに、生体インプラントが薬剤を有していると、薬剤が長期間に渡って放出されるので、その薬剤の種類に応じた効果が長期間に渡って得られる。生体インプラントが薬剤を担持した生体活性物質である薬剤層を有していると、上述した生体活性物質及び薬剤それぞれにより奏される効果の両方が得られる。なお、薬剤を放出し易くする場合には、薬剤は、ミクロ気孔の内壁面等に担持されるよりも生体活性物質に薬剤を担持させて、薬剤層としてミクロ気孔の内壁面等に担持された方がよい。また、生体活性物質及び／又は薬剤層は、ミクロ気孔の開気孔を閉塞しないようにミクロ多孔層の露出面及びミクロ気孔の内壁面に担持されているのが好ましい。
【００９３】
次に、第２の実施態様の生体インプラントの製造方法の一例を説明する。
【００９４】
第２の実施態様の生体インプラントは、ミクロ多孔層の露出面及びミクロ気孔の内壁面に生体活性物質及び／又は薬剤が担持されていること以外は、第１の実施態様の生体インプラント１と基本的に同じである。したがって、実質部とミクロ多孔層と保護層とを有する表面多孔体は、第１の実施態様の生体インプラントの製造方法と基本的に同様にして製造することができる。以下においては、この表面多孔体におけるミクロ多孔層の露出面及びミクロ気孔の内壁面に生体活性物質、薬剤、又は薬剤層を担持させる方法の一例を説明する。
【００９５】
第１の実施態様の生体インプラントの製造方法と同様にして製造した表面多孔体に生体活性物質を担持させる方法の一例を説明する。
まず、表面多孔体を生体活性物質の懸濁液に浸漬させた状態で超音波を照射する超音波照射工程を実施する。この超音波照射工程を実施すると、保護層の空隙を通ってミクロ多孔層に到達した懸濁液によってミクロ多孔層の露出面だけでなくミクロ気孔の内壁面まで、好ましくは一様に、生体活性物質が進入及び配置された生体活性物質付着基材を得ることができる。超音波は例えば超音波振動機、超音波ホモジナイザー等を用いて前記懸濁液ごと表面多孔体に照射される。超音波を照射する条件は、気孔の気孔径、気孔率等に応じて適宜に設定され、例えば、周波数２０〜３８ｋＨｚで出力２００Ｗの超音波を５〜１５分照射する条件が採用される。この超音波照射工程において表面多孔体は懸濁液に浸漬されていればよく、懸濁液に静置されてもよく、攪拌された懸濁液中に浸漬されてもよい。なお、この超音波照射工程は超音波を照射した後に懸濁液をしばらく攪拌してもよく、超音波を照射した後に生体活性物質付着基材を同種の溶媒に浸漬してしばらく攪拌してもよい。この超音波照射工程における懸濁液の液温すなわち浸漬温度及び超音波の照射時間は特に限定されず、表面多孔体に生体活性物質を配置する量に応じて適宜に調整されればよい。
【００９６】
この超音波照射工程で用いられる懸濁液は、前述した生体活性物質の懸濁液であり、この生体活性物質を懸濁させる媒体はエンジニアリングプラスチックを溶解させない媒体であれば特に限定されず、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール、水、アセトン、ヘキサン等が挙げられる。生体活性物質は前記範囲の粒子径及び前記形状を有する粒子であるのが好ましい。
【００９７】
この実施態様の製造方法においては、所望により、懸濁液から取り出した後に生体活性物質付着基材を洗浄する洗浄工程を実施することもできる。生体活性物質付着基材を洗浄する洗浄液はエンジニアリングプラスチックを溶解させない媒体であれば特に限定されず、例えば、水、懸濁液の媒体と同じ媒体が挙げられ、水又は純水であるのが好ましい。また、この洗浄工程に次いで所望により、生体活性物質付着基材を乾燥する乾燥工程を実施することもできる。乾燥方法は、公知の乾燥方法を特に限定されることなく採用でき、例えば、風乾、送風乾燥、加熱乾燥等が挙げられる。
【００９８】
この実施態様の製造方法においては、次いで、生体活性物質付着基材を、ミクロ多孔層を形成するプラスチックのガラス転移温度−３０℃以上融点未満の加熱温度に加熱して生体活性物質を担持固定する固定化工程を実施するのが好ましい。この固定化工程を実施するとミクロ多孔層の露出面及びミクロ気孔の内壁面により一層強固に生体活性物質を担持固定することができる。この固定化工程における加熱温度はプラスチックのガラス転移温度（Ｔｇ）−３０℃以上、すなわちガラス転移温度よりも３０℃低い温度（Ｔｇ−３０）℃以上、そのプラスチックの融点未満である。この温度範囲に生体活性物質付着基材を加熱すると生体活性物質付着基材の一部が軟化して、配置された生体活性物質を強固に担持、密着、固定する。加熱温度の下限は、（Ｔｇ−３０）℃であり、生体活性物質付着基材と生体活性物質とをさらに強固に密着させることができる点で、ガラス転移温度（Ｔｇ）以上であるのが好ましく、ガラス転移温度（Ｔｇ）＋４０℃であるのが特に好ましく、加熱温度の上限はプラスチックの融点未満であり、表面多孔体と生体活性物質とをさらに強固に密着させることができる点でガラス転移温度（Ｔｇ）＋８０℃であるのが好ましい。なお、この発明において、プラスチックのガラス転移温度（Ｔｇ）はプラスチックが複数のガラス転移温度を有している場合には最も低いガラス転移温度である。
【００９９】
この固定化工程において、生体活性物質付着基材を加熱する時間すなわち前記加熱温度に保持する時間は、生体活性物質付着基材の露出面近傍及び内壁面近傍を軟化可能な時間であればよく、生体活性物質付着基材と生体活性物質とをさらに強固に密着させることができる点で１時間以上であるのが好ましく、３時間以上であるのが特に好ましい。加熱する時間の上限値は、特に限定されず、大幅に長くしても生体活性物質の密着度の向上は見込めないので経済的又は作業効率等を考慮すると、例えば２４時間とすることができる。生体活性物質付着基材の加熱方法は公知の加熱方法を適宜に採用できる。このようにして生体活性物質付着基材の表面に配置された生体活性物質を固定化することができる。
【０１００】
このようにしてミクロ多孔層の露出面及びミクロ気孔の内壁面に生体活性物質が担持された生体インプラントが得られる。そして、この生体インプラントは得られた状態のまま用いることができ、また、第１の実施態様の生体インプラント１と同様に所望形状に成形又は整形して用いることもできる。
【０１０１】
次に、第１の実施態様の生体インプラントの製造方法と同様にして製造した表面多孔体に薬剤を担持させる方法の一例を説明する。
薬剤が担持された生体インプラントの製造方法は、所定時間薬剤を含む溶液に表面多孔体を浸漬する工程を有する。薬剤は、要求される機能により適宜選択することができ、例えば、前述した薬剤の中から少なくとも１つの薬剤を選択することができる。薬剤が、液体薬剤の場合には、そのままあるいは希釈した希釈液が用いられ、固体薬剤の場合には、適宜の溶剤に溶解又は懸濁させた薬液が用いられる。希釈液及び薬液の濃度は、使用する薬剤の有効濃度以上であって、生体に害を及ぼさない範囲で適宜調整される。表面多孔体を薬剤を含む溶液に浸漬する時間は、表面多孔体におけるミクロ多孔層に薬剤が担持される限り特に限定されず、１０分以上浸漬するのが好ましい。
【０１０２】
表面多孔体に薬剤を担持させる際には、表面多孔体を薬剤を含む溶液に浸漬しながら脱泡処理をするのが好ましい。脱泡処理をすることにより、表面多孔体におけるミクロ気孔内まで薬剤を進入させることができる。また、表面多孔体を薬剤を含む溶液に浸漬させる時間も短縮することができる。
【０１０３】
表面多孔体を薬剤を含む溶液から取り出した後には、常温にて十分に乾燥させるのが好ましい。
【０１０４】
次に、第１の実施態様の生体インプラントの製造方法と同様にして製造した表面多孔体に薬剤を含有する生体活性物質である薬剤層を担持させる方法の一例を説明する。
薬剤層が担持された生体インプラントの製造方法は、少なくとも１０ｍＭのカルシウムイオンを含むカルシウム溶液に表面多孔体を浸漬する工程と、少なくとも１０ｍＭのリン酸イオンを含むリン酸溶液に表面多孔体を浸漬する工程とを有する。カルシウム溶液及びリン酸溶液の少なくとも一方には薬剤が含まれている。また、表面多孔体は、カルシウム溶液及びリン酸溶液のいずれから先に浸漬されてもよい。以下においては、表面多孔体をカルシウム溶液に先に浸漬させた場合について説明する。
【０１０５】
まず、表面多孔体を、少なくとも１０ｍＭのカルシウムイオンを含むカルシウム溶液に所定時間浸漬する。このカルシウム溶液は、少なくともカルシウムイオンを含んでいれば良く、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、炭酸イオン、ケイ酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、塩素イオン、水素イオンなどを含んでいても良いが、リン酸イオンは実質的に含まないほうが好ましい。カルシウム溶液としては、通常、水溶性が高く、人体に悪影響を与えない化合物の水溶液を挙げることができ、例えば、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、硝酸カルシウム、蟻酸カルシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸カルシウム、酪酸カルシウム、乳酸カルシウム、およびこれらの混合溶液等が挙げられ、塩化カルシウムの水溶液が好ましい。
【０１０６】
カルシウム溶液に所定時間浸漬した後に、表面多孔体を、少なくとも１０ｍＭのリン酸イオンを含むリン酸溶液に浸漬する。このリン酸溶液は、少なくともリン酸イオンを含んでいればよく、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、炭酸イオン、ケイ酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、塩素イオン、水素イオンなどを含んでいても良いが、カルシウムイオンは実質的に含まない方が好ましい。リン酸溶液としては、通常、水溶性が高く、人体に悪影響を与えない化合物の水溶液を挙げることができ、例えば、リン酸、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム、およびこれらの混合溶液等が挙げられ、リン酸水素二カリウムの水溶液が好ましい。
【０１０７】
薬剤は、カルシウム溶液及びリン酸溶液の少なくとも一方に含まれる。薬剤は、要求される機能により適宜選択することができ、例えば、前述した薬剤の中から少なくとも１つの薬剤を選択することができる。薬剤の濃度は、使用する薬剤の有効濃度以上であって、生体に害を及ぼさない範囲で適宜調整される。
【０１０８】
表面多孔体を、上記２種類の水溶液に浸漬する順序は、特に限定されないが、例えば生体活性物質として水酸アパタイトをミクロ多孔層の内部、すなわち多孔質構造内に生成させる場合は、水酸アパタイトの溶解度がより低いアルカリ域で生成反応が進むことが生成量の面から好ましく、そのため、後半に浸漬する溶液のｐＨがｐＨ８〜１０のアルカリ域であることが好ましい。
【０１０９】
カルシウム溶液及びリン酸溶液に、表面多孔体を浸漬する時間は、１分以上浸漬するのが好ましく、３分以上浸漬するのが特に好ましい。前記範囲内であれば、十分にカルシウムイオン、リン酸イオン及び薬剤が表面多孔体の内部まで染み込み、表面多孔体のミクロ多孔層におけるミクロ気孔の内壁面に生体活性物質と薬剤とを共沈させることができる。また、生体活性物質の生成量を増やしたい場合には、各溶液に浸漬する操作を複数回繰り返しても良い。
【０１１０】
第２の実施態様の生体インプラントは、各種用途を有し、例えば、生体組織と結合することが必要とされる医療用材料に好適に利用することができ、特に人工骨、人工歯根、歯槽骨造骨用インプラント及び経皮デバイス等に利用することができる。人工骨としては、例えば、骨補填材、人工関節、骨接合材、人工椎体、椎体間スペーサ、椎体ケージとして適用することができる。歯槽骨造骨用インプラントは、やせた歯槽骨を補填するようにして埋設される。経皮デバイスは、体外から体内に皮膚を貫通し、栄養補給、薬液注入及び血液循環等を担う医療機器であり、あらゆる人工臓器に付随している。
【０１１１】
この発明に係る生体インプラントは、前記した例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。
【実施例】
【０１１２】
（実施例１）
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）（ガラス転移温度１４３℃、融点３４０℃、弾性率４．２ＧＰａ、曲げ強度１７０ＭＰａ）で形成された四角形盤状体（厚さ２ｍｍ、Ｖｉｃｔｒｅｘ製４５０Ｇ）の表面をサンドペーパー（♯１０００）で研磨して中実基材を準備した。
【０１１３】
この中実基材を常温下で濃硫酸（濃度：９８％）に５分間浸漬して、中実基材を膨潤する膨潤工程を実施した。次いで、濃硫酸から取り出した中実基材を純水に５分間浸漬した。その後、純水のｐＨが中性になるまで繰り返し洗浄して、表面が膨潤した中実基材を凝固及び洗浄する凝固工程を実施した。このようにして、微小気孔基材を得た。
【０１１４】
次いで、微小気孔基材を常温下で炭酸カリウム水溶液（濃度：３Ｍ）に４時間浸漬して、微小気孔基材の表面及び気孔内に炭酸カリウムを保持させる発泡剤保持工程を実施し、発泡剤保持基材を得た。
【０１１５】
次いで、この発泡剤保持基材を常温下で濃硫酸（濃度：９５％）に１分間浸漬してＰＥＥＫを膨潤させると共に炭酸カリウムを発泡させる表面軟発泡工程を実施し、表面軟発泡基材を得た。
【０１１６】
得られた表面軟発泡基材を常温下で希硫酸（濃度：８６％）に５分間浸漬して凝固させた後に、希硫酸（濃度：８６％）から取り出して常温下で純水に１０分間浸漬する第２凝固工程を実施した。次いで、純水のｐＨが中性になるまで繰り返し洗浄する洗浄工程を実施した。次いで、８０℃で１２時間乾燥する乾燥工程を実施して、ＰＥＥＫからなる実質部の表面にＰＥＥＫからなるミクロ多孔層が形成されてなる表面発泡基材を得た。
【０１１７】
得られた表面発泡基材におけるミクロ多孔層が形成されている側の面に、直接造形装置（ＩＭＣ−１７０３、株式会社井元製作所製）を用いて、保護層を形成した。具体的には、ＰＥＥＫの粉末（ダイセル・エボニック株式会社製、Ｖｅｓｔａｋｅｅｐ）を材料容器に投入して４２０℃に加熱し、これをノズル（直径０．３ｍｍ）から押し出して、ＰＥＥＫからなる複数のラインが互いにピッチ１．０ｍｍで縞状に配列された１層目の造形体をミクロ多孔層の表面に形成した。この１層目の造形体の上に１層目の造形体と同じパターンを９０°回転させて描いた２層目の造形体を形成することにより、平面視格子状の保護層が表面発泡基材の片面に形成された表面発泡体を得た。次いで、四角形盤状の表面発泡体から直径１０ｍｍの円盤体を切り出すことにより、図１及び図２に示す構造を有する生体インプラント試験体１を得た。
【０１１８】
生体インプラント試験体１をエポキシ樹脂に埋め込んで固定した後、円盤体の軸線を含む方向に切断して切断面を研磨し、研磨面をデジタルマイクロスコープで観察し、保護層の厚みを測定したところ、７００μｍであった。
【０１１９】
エポキシ樹脂で固定した生体インプラント試験体１を、ミクロ多孔層と保護層との界面からわずかに保護層側のところで切断し、ミクロ多孔層と保護層との界面の面積Ｓとミクロ多孔層の露出面積Ｓｍとを測定した。露出面積の割合（Ｓｍ／Ｓ×１００）は、５０％であった。
【０１２０】
生体インプラント試験体１における保護層４の体積を測定し、また、生体インプラント試験体１から保護層を切り出し、切り出した保護層の質量を測定することにより、密度を算出し、算出した密度と保護層の理論密度（１．３０ｇ／ｃｍ３）とにより、保護層の空隙率を算出したところ、５０％であった。
【０１２１】
生体インプラント試験体１におけるミクロ多孔層の表面を走査型電子顕微鏡により撮影（３００倍）した画像を画像解析ソフト（Ｓｃｉｏｎ社製  Ｓｃｉｏｎ  Ｉｍａｇｅ）を使用して、大径気孔により形成される大径開気孔とそれ以外の部分とに２値化し、次いで、画像全体の露出面積に対する大径開気孔の面積の割合を算出したところ、７８％であった。また、ミクロ多孔層の表面に開口する大径開気孔及び小径開気孔の平均開気孔径を、前述したようにインターセプト法により測定したところ、大径開気孔の平均開気孔径は７３μｍであり、小径開気孔の平均開気孔径は２μｍであった。
【０１２２】
生体インプラント試験体１をミクロ多孔層の厚み方向に切断し、切断面を走査型電子顕微鏡で観察して、得られたＳＥＭ画像におけるミクロ気孔の最も深い地点から露出面までの距離をミクロ多孔層の厚みとして測定したところ、ミクロ多孔層の厚みは、５０〜１００μｍの範囲にあった。
【０１２３】
（比較例１）
実施例１と同様にして表面発泡基材を形成し、これを生体インプラント試験体２とした。
【０１２４】
（打ち込み試験）
実施例１の生体インプラント試験体１よりわずかに小さい空間を有する被打込み材を準備した。被打込み材における空間は、生体インプラント試験体１の直径より大きい幅を有し、生体インプラント試験体１の厚みより０．１ｍｍ小さい高さを有する。生体インプラント試験体１をこの空間にハンマーを用いて打ち込み、打込み前後の生体インプラント試験体１の表面状態をデジタルマイクロスコープにより観察した。打込む前の生体インプラント試験体１の表面の拡大写真（３００倍）を図６に、打込んだ後の生体インプラント試験体１の表面の拡大写真（３００倍）を図７に示す。
【０１２５】
図６及び図７に示すように、生体インプラント試験体１におけるミクロ多孔層の構造は、打込み前後で変化がなく、打込みによりミクロ気孔が潰れなかった。生体インプラント試験体１は、ミクロ多孔層の上に保護層が設けられているので、保護層によりミクロ多孔層が保護されてミクロ気孔が潰れるのが防止されたことが分かる。
【０１２６】
比較例１の生体インプラント試験体２についても、実施例１と同様に生体インプラント試験体２よりわずかに小さい空間を有する被打込み材を準備して、この空間に生体インプラント試験体２を打ち込み、打込み前後の生体インプラント試験体２の表面状態をデジタルマイクロスコープにより観察した。打込む前の生体インプラント試験体２の表面の拡大写真（３００倍）を図８に、打込んだ後の生体インプラント試験体２の表面の拡大写真（３００倍）を図９に示す。
【０１２７】
図８及び図９に示すように、打込みによりミクロ開気孔の一部が潰れており、ミクロ開気孔の一部が打込み後に閉塞されていた。生体インプラント試験体２は、ミクロ多孔層の上に保護層が設けられていないので、被打込み材の空間に打込む際にミクロ多孔層が空間を形成する内壁により圧縮されて、ミクロ開気孔の一部が潰れたことが分かる。
【符号の説明】
【０１２８】
１、１０１、２０１  生体インプラント
２  実質部
３、１０３、２０３  ミクロ多孔層
４、１０４、２０４  保護層
５、１０５、２０５  骨格部
６、１０６、２０６  空隙
７  露出面
３１  ミクロ気孔
３２  小径気孔
３３  大径気孔
【図１】
0006294852.tif 000002
【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９】
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