(57)【要約】第二の材料を含むロッド（２）と、当該ロッド（２）の周囲の少なくとも一部に嵌合する第一の材料を含むリング（３）と、から構成される生体内埋込用器具であって、第一の材料の少なくとも表面は抗菌性金属を含み、第二の材料の少なくとも表面は第一の材料より貴であり、生体内に埋め込んで使用される際に当該第一の材料と当該第二の材料との間で電気回路が構成され、電解質存在下において当該第一の材料から抗菌性金属のイオンが溶出し、当該第一の材料表面及び／又は近傍を抗菌性とすることを特徴とする抗菌性生体内埋込用器具。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第二の材料を含むロッドと、当該ロッドの周囲の少なくとも一部に嵌合する第一の材料を含むリングと、から構成される生体内埋込用器具であって、第一の材料の少なくとも表面は抗菌性金属を含み、第二の材料の少なくとも表面は第一の材料より貴であり、生体内に埋め込んで使用される際に当該第一の材料と当該第二の材料との間で電気回路が構成され、電解質存在下において当該第一の材料から当該抗菌性金属のイオンが溶出し、当該第一の材料表面及び／又は近傍を抗菌性とすることを特徴とする抗菌性生体内埋込用器具。
【請求項２】
前記第一の材料は、コバルト、銀、亜鉛、銅、タングステン、マグネシウム、ニッケル、リンの少なくともいずれか一つの抗菌性金属を含むことを特徴とする請求項１の抗菌性生体内埋込用器具。
【請求項３】
前記第一の材料は、コバルト基含有合金である請求項１又は２の抗菌性生体内埋込用器具。
【請求項４】
前記コバルト基含有合金は、コバルト：２９〜６９ｍａｓｓ％を含む、請求項３に記載の抗菌性生体内埋込用器具。
【請求項５】
前記コバルト基含有合金が、コバルトクロム合金である請求項３又は４に記載の抗菌性生体内埋込用器具。
【請求項６】
前記コバルトクロム合金は、クロム：１８〜３０ｍａｓｓ％を含む、請求項４に記載の抗菌性生体内埋込用器具。
【請求項７】
前記第二の材料は、チタンあるいはチタン基含有合金である請求項１〜６のいずれか１に記載の抗菌性生体内埋込用器具。
【請求項８】
前記チタンあるいはチタン合金は、チタン：６８〜１００ｍａｓｓ％を含む、請求項７に記載の抗菌性生体内埋込用器具。
【請求項９】
前記第一の材料の表面積と第二の材料の表面積との比率が、第二の材料／第一の材料＝０．２〜１０．８の範囲にあることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載の抗菌性生体内埋込用器具。
【請求項１０】
前記第一の材料からコバルトイオンが７ｎｍｏｌ／ｌ〜８１μｍｏｌ／ｌの範囲で溶出することを特徴とする請求項１〜９の抗菌性生体内埋込用器具。
【請求項１１】
前記第一の材料を含む繊維が絡合あるいは接合してなる多孔質領域及び／又は前記第二の材料を含む繊維が絡合あるいは接合してなる多孔質領域を含む、請求項１〜１０のいずれか１に記載の抗菌性生体内埋込用器具。
【請求項１２】
前記第一の材料を含む繊維が絡合あるいは接合してなる多孔質構造体及び／又は前記第二の材料を含む繊維が絡合あるいは接合してなる多孔質構造体を含む、請求項１１に記載の抗菌性生体内埋込用器具。
【請求項１３】
前記第一の材料又は前記第二の材料の粉末粒子の焼結部を有する、請求項１〜１０のいずれか１に記載の抗菌性生体内埋込用器具。
【請求項１４】
前記第一の材料又は前記第二の材料の粉末粒子の焼結体を有する、請求項１３に記載の抗菌性生体内埋込用器具。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は生体内埋込用器具に関し、特に生体内に埋め込まれて使用されている状態で抗菌性を発現する生体内埋込用器具に関する。
【背景技術】
【０００２】  整形外科用の生体内埋込用器具としては、ケージ、ワイヤー、プレート、スクリュー、ロッド、コネクター、クロスリンク、フック、セットスクリュー、人工椎体、人工椎間板など種々の器具が用いられている。これらの器具は、生体内に埋め込まれて使用される際に、菌により汚染される場合がある。生体内埋込用器具に菌が定着すると、菌の繁殖を防止することは非常に困難である。体内での菌の繁殖及び感染を防止するためには、生体内埋込用器具を取り出して取り替えるために外科的手術を行う必要があり、患者に対する負荷が非常に大きい。抗菌性生体内埋込用器具の提供が要望されている。【０００３】  生体内埋込用器具に抗菌性を付与する技術としては、インプラント本体の外面上に設けられた抗菌性金属を含む金属コンポーネントと、第１の端子及び第２の端子を備えた電源と、を有し、前記端子のうち一方は、前記金属コンポーネントと電気的連絡状態にあり、更に、前記電源の第１の端子と前記電源の第２の端子との間の電流路中に配置された絶縁体を有し、前記絶縁体は、植え込み時、前記インプラントシステムの外面に隣接して位置する導電性体組織又は体液を含む回路を構成することなしに前記第１の端子から流れる電流が前記第２の端子に到達するのを阻止する、医用インプラントシステムが提案されている（特許文献１）。特許文献１では、抗菌性金属として、銀、銅、銀と銅の両方、銀とカドミウムの両方、又は銀、銅及びカドミウムの組合せが挙げられている。特許文献１において、抗菌性を発現するためには、インプラント本体に加えて、外部の電源設備及び端子が必要であり、抗菌性を付与するために施術又は外部からの操作が必要となる。患者の負荷低減の観点からさらなる改良が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第5175185号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明は、患者の負荷軽減のため、生体内に埋め込むだけで抗菌性を発現できる生体内埋込用器具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】
【０００６】  本発明の具体的態様は以下のとおりである。［１］第二の材料を含むロッドと、当該ロッドの周囲の少なくとも一部に嵌合する第一の材料を含むリングと、から構成される生体内埋込用器具であって、第一の材料の少なくとも表面は抗菌性金属を含み、第二の材料の少なくとも表面は第一の材料より貴である抗菌性金属であり、生体内に埋め込んで使用される際に当該第一の材料と当該第二の材料との間で電気回路が構成され、電解質存在下において当該第一の材料から当該抗菌性金属のイオンが溶出し、当該第一の材料表面及び／又は近傍を抗菌性とすることを特徴とする抗菌性生体内埋込用器具。［２］前記第一の材料は、コバルト、銀、亜鉛、銅、タングステン、マグネシウム、ニッケル、リンの少なくともいずれか一つの抗菌性金属を含むことを特徴とする［１］の抗菌性生体内埋込用器具。［３］前記第一の材料は、コバルト基含有合金である［１］又は［２］の抗菌性生体内埋込用器具。［４］前記コバルト基含有合金は、コバルト：２９〜６９ｍａｓｓ％を含む、［３］に記載の抗菌性生体内埋込用器具。［５］前記コバルト基含有合金が、コバルトクロム合金である［３］又は［４］に記載の抗菌性生体内埋込用器具。［６］前記コバルトクロム合金は、クロム：１８〜３０ｍａｓｓ％を含む、［４］に記載の抗菌性生体内埋込用器具。［７］前記第二の材料は、チタンあるいはチタン基含有合金である［１］〜［６］のいずれか１に記載の抗菌性生体内埋込用器具。［８］前記チタンあるいはチタン合金は、チタン：６８〜１００ｍａｓｓ％を含む、［７］に記載の抗菌性生体内埋込用器具。［９］前記第一の材料の表面積と第二の材料の表面積との比率が、第二の材料／第一の材料＝０．２〜１０．８の範囲にあることを特徴とする［１］〜［８］のいずれか１に記載の抗菌性生体内埋込用器具。［１０］前記第一の材料からコバルトイオンが７ｎｍｏｌ／ｌ〜８１μｍｏｌ／ｌの範囲で溶出することを特徴とする［１］〜［９］の抗菌性生体内埋込用器具。［１１］前記第一の材料を含む繊維が絡合あるいは接合してなる多孔質領域及び／又は前記第二の材料を含む繊維が絡合あるいは接合してなる多孔質領域を含む、［１］〜［１０］のいずれか１に記載の抗菌性生体内埋込用器具。［１２］前記第一の材料を含む繊維が絡合あるいは接合してなる多孔質構造体及び／又は前記第二の材料を含む繊維が絡合あるいは接合してなる多孔質構造体を含む、［１１］に記載の抗菌性生体内埋込用器具。［１３］前記第一の材料又は前記第二の材料の粉末粒子の焼結部を有する、［１］〜［１０］のいずれか１に記載の抗菌性生体内埋込用器具。［１４］前記第一の材料又は前記第二の材料の粉末粒子の焼結体を有する、［１３］に記載の抗菌性生体内埋込用器具。
【発明の効果】
【０００７】  本発明の生体内埋込用器具は、一旦生体内に埋め込んだ後に、外部からの操作又は施術なしに、抗菌性を発現できるので、患者に対する負荷を著しく軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の抗菌性生体内埋込用器具の使用状態を示す概略説明図である。
【図２】第一の実施態様の（ａ）Ｏ型抗菌性リングの上面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図である。
【図３】第二の実施態様の（ａ）Ｏ型抗菌性リングの上面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図である。
【図４】第一の実施態様の（ａ）Ｃ型抗菌性リングの上面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図である。
【図５】第二の実施態様の（ａ）Ｃ型抗菌性リングの上面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】  添付図面を参照しながら、本発明を説明する。
【００１０】  本発明の抗菌性生体内埋込用器具は、第一の材料と第二の材料から構成される生体内埋込用器具であって、第一の材料の少なくとも表面は抗菌性金属を含み、第二の材料の少なくとも表面は第一の材料より貴である抗菌性金属であり、生体内に埋め込んで使用される際に当該第一の材料と当該第二の材料との間で電気回路が構成され、電解質存在下において当該第一の材料から抗菌性金属のイオンが溶出し、当該第一の材料表面及び／又は近傍を抗菌性とすることを特徴とする。本発明の抗菌性生体内埋込用器具は、少なくとも二種類の材料からなり、これら二種類の材料を生体内で接触させるだけで、短絡して電気回路が形成される。
【００１１】  第一の材料は、コバルト、銀、亜鉛、銅、タングステン、マグネシウム、ニッケル、リンの少なくともいずれか一つの抗菌性金属を含み、コバルト基含有合金であることが好ましい。コバルト基含有合金は、コバルト：２９〜６９ｍａｓｓ％を含むことがより好ましい。また、コバルト基含有合金が、クロム：１８〜３０ｍａｓｓ％を含むコバルトクロム合金であることがさらに好ましい。
【００１２】  第二の材料は、チタンあるいはチタン基含有合金であることが好ましい。チタンあるいはチタン合金は、チタン：６８〜１００ｍａｓｓ％を含むことがより好ましい。
【００１３】  第一の材料の表面積と第二の材料の表面積との比率は、第二の材料／第一の材料＝０．２〜１０．８の範囲にあることがより好ましい。
【００１４】  コバルト：２９〜６９ｍａｓｓ％を含むコバルト基含有合金から構成される第一の材料と、チタン：６８〜１００ｍａｓｓ％を含むチタン合金から構成される第二の材料との組み合わせを用いる場合には、第一の材料からコバルトイオンが７ｎｍｏｌ／ｌ〜８１μｍｏｌ／ｌの範囲で溶出し、良好な抗菌性を提供する。
【００１５】  添付図面を参照しながら、本発明の抗菌性生体内埋込用器具を具体的に説明する。
【００１６】  図１は、本発明の抗菌性生体内埋込用器具（リング）の使用状態を示す概略説明図である。図１には、それぞれ椎骨（椎弓根）に埋め込まれている２個のスクリュー１の間に架設されているロッド２と、ロッド２の周囲に嵌め込まれている抗菌性リング３が示されている。
【００１７】  図２は、第一の実施態様の（ａ）Ｏ型抗菌性リング３の上面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図を示す。Ｏ型抗菌性リング３は、ロッド２に嵌合して用いられる。図２に示すＯ型抗菌性リング３は、全体が第一の材料から構成されている。
【００１８】  図３は、第二の実施態様の（ａ）Ｏ型抗菌性リング３の上面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図を示す。図３に示すＯ型抗菌性リング３は、第一の材料から構成されている中実領域３ａと、第一の材料又は第二の材料から構成されている多孔質領域３ｂとを含む。多孔質領域３ｂは、第一の材料又は第二の材料を含む繊維が絡合あるいは接合してなる領域、あるいは第一の材料又は第二の材料の粉末粒子の焼結体を含む領域である。多孔質領域３ｂは中実領域３ａの表面をコーティングするように積層されている。多孔質領域と中実領域とを積層させるには、圧縮成型法や焼結法、拡散接合法、電子ビームやレーザーなどを用いた付加製造法（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）、金属粉末射出成型法（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）、放電プラズマ焼結（Ｓｐａｒｋ  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）及びこれらの組合せなどを好適に用いることができる。多孔質領域３ｂを第二の材料で構成する場合には、第二の材料の表面積が増大し、第一の材料に対する第二の材料の表面積比率を大きくすることができる。後述する実施例の結果に示されるように、第二の材料の表面積比率が大きいほど抗菌性が向上する。
【００１９】  図４は、第一の実施態様の（ａ）Ｃ型抗菌性リング３の上面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図を示す。Ｃ型抗菌性リング３は、ロッド２に嵌め込んで用いられる。図４に示すＣ型抗菌性リング３は、全体が第一の材料から構成されている。
【００２０】  図５は、第二の実施態様の（ａ）Ｃ型抗菌性リング３の上面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図を示す。図５に示すＣ型抗菌性リング３は、図３に示すＯ型抗菌性リングと同様に、第一の材料から構成されている中実領域３ａと、第一の材料又は第二の材料から構成されている多孔質領域３ｂとを含み、多孔質領域３ｂは中実領域３ａの表面をコーティングするように積層されている。
【実施例】
【００２１】  以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００２２】  ［実施例１］（試験片作製）  市販の生体適合性チタン合金（チタン含有量：８８〜９１mass%）及び生体適合性コバルトクロム合金（コバルト含有量：５８〜６９mass%、クロム含有量：２６〜３０mass%）を表１に示す種々の面積を有する厚さ３ｍｍのコイン形状の試験片（試験片番号３のチタン合金のみ平板形状）に加工し、表１に示す種々の組合せで積層させて短絡させた。比較対象として、厚さ１ｍｍの平板形状のポリエチレン製試験片（対照）、厚さ３ｍｍのコイン形状のコバルトクロム合金製試験片（比較１）及び厚さ３ｍｍのコイン形状のチタン合金性試験片（比較２）も同様に作製した。【００２３】
【表１】
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【００２４】（抗菌性試験）  JIS Z2801抗菌加工製品−抗菌性試験方法・抗菌効果を参考に抗菌性評価を行った。【００２５】  表１に示す各試験片をペトリディッシュに設置し、普通ブイヨン培地（１／１００）に懸濁させたStaphylococcus aureus（NBRC12732）を４０μｌ滴下した。滴下した試験菌液の上にポリエチレンフィルムを被せ、３５°Ｃにて２４時間培養後、試験片から菌体を洗い出した。得られた洗い出し液を１０倍希釈系列で段階希釈し、寒天平板培養法に供して３５°Ｃにて２４時間培養し、形成されたコロニー数（CFU: Colony Forming Unit）から生菌数を算出した。２４時間接触後の対照のポリエチレン製試験片上の生菌数（Nc）と各試験片の生菌数（N）の対数値の差を抗菌活性値とした。【００２６】
【数１】
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【００２７】  表２に、各試験片の生菌数及び抗菌活性値を示す。抗菌活性値が２．０以上のとき、抗菌効果があるものと判断した。面積比（チタン合金製試験片の表面積／コバルトクロム合金製試験片の表面積）が大きくなるに従い、生菌数が小さくなった（抗菌活性値は大きくなった）。【００２８】
【表２】
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【００２９】  ［実施例２］（試験片作製）  チタン合金及びコバルトクロム合金からなる生体内埋込用器具（コバルトクロム合金に対するチタン合金の面積比を０．８９に設計した）を作製した（生体内埋込用器具１）。比較例として、全く同じ形状のチタン合金のみからなる生体内埋込用器具も同様に作製した（生体内埋込用器具２）。【００３０】
【表３】
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【００３１】（抗菌性試験）  ポリプロピレン製チューブに生体内埋込用器具を設置し、普通ブイヨン培地（１／１００）に懸濁させたStaphylococcus aureus（NBRC12732）１ｍｌに浸漬した。３５°Ｃにて２４時間培養後に溶液を回収した。得られた回収液を１０倍希釈系列で段階希釈し、寒天平板培養法に供して３５°Ｃにて２４時間培養し、形成されたコロニー数（CFU: Colony Forming Unit）から生菌数を求めた。【００３２】  表４に各生体内埋込用器具の生菌数及び抗菌活性値を示す。チタン合金及びコバルトクロム合金の面積比を適切に設計した生体内埋込用器具１は、生菌数が著しく減少した。これに対して、チタン合金のみからなる生体内埋込用器具２では、生菌数の減少は認められなかった。【００３３】
【表４】
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【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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【国際調査報告】
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