(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタンを含むかまたはチタンから成り、組織辺縁および／または骨成長領域に適用できる１つまたはそれ以上の表面を持つインプラントであって、１つまたはそれ以上の前記表面に骨成長開始または骨成長刺激物質を含む補給所が配置されているものにおいて、骨成長開始または骨成長刺激物質がＴＧＦ−β上科に属すること、前記補給所がチタン上の比較的厚い酸化物層内の細孔構成によって形成されること、及び前記酸化物層が１〜２０μｍの範囲の厚さを持つことを特徴とするインプラント。
【請求項２】
前記酸化物層が０．４〜５μｍの範囲の粗面度を持つことを特徴とする、請求項１に記載のインプラント。
【請求項３】
前記酸化物層が非常に多孔であり、１×１０７〜１×１０１０個／ｃｍ２の細孔を持つことを特徴とする、請求項１または２に記載のインプラント。
【請求項４】
各表面が基本的に０．１〜１０μｍの範囲の直径の細孔を持つこと、かつ／または総細孔容積が５×１０−２〜１０−５ｃｍ３の範囲内であることを特徴とする、請求項１、２、または３に記載のインプラント。
【請求項５】
前記酸化物層が２〜２０μｍの範囲の厚さを持つことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項６】
インプラントが歯科用インプラントであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のインプラント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、例えば歯科で使用できるインプラントに関する。インプラントはチタンを含むかまたはチタンから成り、１つまたはそれ以上の骨成長領域に適用することができる１つまたはそれ以上の表面を持つ。前記表面の１つまたはそれ以上に骨成長開始または骨成長刺激物質ＴＳ、例えばＢＭＰ（例えば２型または４型）の補給所が配置される。ＢＭＰは骨形態形成たんぱく質（Ｂｏｎｅ  Ｍｏｒｐｈｏｇｅｎｅｔｉｃ  Ｐｒｏｔｅｉｎ）を表わし、補給所はチタン上の比較的厚い酸化物層内の細孔配列によって形成される。
【０００２】
本発明はまた、骨、例えば顎骨に形成される穴内に適用するためのインプラントにも関する。前記種類の穴に適用するように意図されたインプラントを作製するための方法を使用することができる。好ましくはＢＭＰの形の骨成長開始および／または骨成長刺激物質が加えられた、多孔性が高く、厚い二酸化チタン層も使用することができる。
【０００３】
チタンを含むかまたはチタンから成るインプラントにおいて、陽極酸化によって、１つまたはそれ以上の骨成長領域に当てて配置するかまたは隣接して配置するように意図された１つまたはそれ以上のチタン表面上に、比較的厚い酸化物層を生成するための方法も使用することができる。少なくとも前記表面を支持する部分は作製して電解液に浸漬するように意図され、インプラントを電解液面より上の電気エネルギ源に接触させ、電解液中に配置された対向電極もエネルギ源に接続させることによって酸化物プロセスは確立される。
【０００４】
先行技術
特定の条件下で、商業的に純粋（９９．６％）なチタンから作られたインプラントが周囲の骨組織の一体化を可能にして、インプラントと組織との間の密着を得ることができることはすでに知られている。しばしばオッセオインテグレーションと呼ばれるインプラントと正常な骨組織との間の密着が今度は、インプラントの良好かつ永久的な固定を可能にし、これは様々な臨床治療状況で使用することができる。骨に固定されたチタン・インプラントは、歯の修復や歯の補綴用の固定要素として使用することができる（指関節、義眼、人口耳、補聴器と比較されたい）。旋削またはフライス削りによって生産されたチタン・インプラントにより特に達成される良好な骨一体化が結果的に得られる理由は、構造（トポグラフィーおよび粗面度）と製造方法がもたらす化学組成の有利な組合せにあると見ることができる。これに関連して、スウェーデン特許７９０２０３５−０を参照することができる。上述のチタン表面は一般的に０．１〜１μｍの粗面度（Ｒａ）を持つ。表面の化学組成は基本的に、薄い（＜１０ｎｍ）酸化物層の形で存在する二酸化チタン（ＴｉＯ2）である。表面はまた、１０〜１０００ｎｍの範囲の多孔性を持つものと指摘されている。従来知られている表面の細孔密度を走査型電子顕微鏡下で綿密に研究すると、これらの表面の細孔密度は比較的低く、酸化物の細孔の深さは１０ｎｍを超えることが無いことが分かる。
【０００５】
旋削またはフライス削りされたもの以外の種類のチタン表面の周りの骨一体化を研究するために、多数の実験研究が行なわれてきた。これらの研究で、チタン表面の表面トポグラフィー、酸化物の厚さ、表面組成等、様々な特性を変化させるために、様々な表面作成方法が使用されてきた。チタン・インプラントの表面トポグラフィーを変化させるために使用できる方法の例として、サンド・ブラスト、プラズマ溶射、粒子焼結、電解研磨、および陽極酸化がある。これらの研究の結果は、様々なレベルの表面トポグラフィーが質および量の両方から骨一体化およびインプラントの機械的固定に影響を及ぼし得ることを示している。前記特許明細書と比較されたい。例えば、サンド・ブラスト表面およびマイクロメートル・レベルの粗面度（Ｒａ）を持つねじ付きチタン・インプラントは、旋削またはフライス削りを行なっただけの表面より高いねじり力をもたらすことができることが示されている。また、特定の種類の電気化学的に変性されたチタン表面は、旋削またはフライス削りを行なっただけのチタン表面より急速な骨一体化をもたらすことができることも実証されている。この改善の理由はおそらく、より有利な表面トポグラフィーとより大きい酸化物の厚さとの組合せにある。最後に示した表面は不均質であり、比較的密な酸化物（ＴｉＯ2）を持つ基本的に平滑な領域と、約１μｍのレベルの粗面度および特定の酸化物多孔性を持つ少数の領域とで構成されるとみなすことができる。約２００ｎｍのこれらの表面の増大する酸化物の厚さは結果的に、材料の耐食性を改善し、したがってチタン・イオンの放出率が低くなるため、有利な効果をもたらすと期待することができる。
【０００６】
上述した既知の事実を背景にして、高い酸化物多孔性および高い酸化物厚さが、チタン・インプラントの周囲の骨一体化率にプラス効果を持つことができるという仮説を提出することができる。また、前記インプラントに関連する一体化の周囲の生物学的プロセスは、様々な種類の物質を使用することによって影響を及ぼすことができることも知られている。したがって、骨が形成される速度は、骨の成長を開始または刺激する物質によって生成される成長因子により大いに影響を与えることができることが知られている。示すことのできる例として、ＴＧＦ−β上科に属する物質およびその他の骨基質たんぱく質がある。
【０００７】
チタンをベースとする材料から様々な種類の多孔性表面または層を生成することが本質的に知られている。とりわけ、「Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、第２７巻、８９５〜９００（１９９３年）」でＤｕｎｎらによって発表された「硫酸ゲンタマイシン・アタッチメントおよび陽極酸化ＴＩ−６Ａ１−４Ｖ整形外科材料からの放出」と題する論文を参照することができる。
【０００８】
この論文には、電気化学的プロセスであるいわゆる陽極酸化を用いて多孔性チタンおよび酸化物層を生成できることが、一般的に言及されている。これに関連して、層を生物活性物質の補給所または貯蔵所として使用することが提案されている。
【０００９】
また、「Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｒｅｓｅｒｃｈ、第２９巻、６５〜７２（１９９５年）」におけるイシザワ・ヒトシおよび荻野マコトによる論文「ＣａおよびＰを含む陽極酸化チタン膜の形成および特性」を参照することもできる。この論文は、多孔性の高い構造を層に与える細孔構成を備えた比較的厚い酸化チタン層を生成するために、電気化学的プロセスを使用することがすでに知られていることを示す。これに関連して、層を急速な骨成長のための物質の支持体として使用できることも示されている。
【００１０】
このように多孔性表面層は従前から、インプラント材として意図されたチタン表面上に生成されてきた。しかし大抵の場合、この作成の目的は、本発明に関係するものとは違っていた。こうして、さらなる処理によって酸化物層上にハイドロキシアパタイト結晶を沈殿させることができる、カルシウム含有およびリン酸含有酸化物層を開発することが従前から提案されていた。また、米国特許明細書４，３３０，８９１および５，３５４，３９０ならびに欧州特許明細書９５１０２３８１．１（６７６  １７９）をも参照することができる。
【００１１】
発明の概要
技術上の問題
ここで問題とする種類のインプラントでは、特に軟質の骨構造または骨質の場合、骨とインプラントとの間でより短い一体化プロセスを達成する必要がある。チタン材および成長物質の特性をできる限り利用して、これを達成しなければならない。本発明はとりわけこの問題に基づいている。
【００１２】
ねじ接続で顎骨に固定されるインプラントを使用することは、本質的に知られている。これに関して、顎骨の質がかなり異なることがあることが知られている。特に顎骨の内部では、骨材が極めて軟らかく、かつ／または比較的薄い小柱を呈することがある。そのような場合、信頼できるインプラント・アタッチメントをもたらすことができることが好ましい。本発明はこの問題も解決し、効果的なインプラントおよびインプラントを軟質骨材にもインプラントを固定するための方法を提案する。
【００１３】
本発明に関連して、比較的厚く、多孔性の材料を生成するための方法が使用される。これに関して、明瞭かつ効果的な方法を使用できることが重要である。本発明はこの問題も解決する。
【００１４】
従前の方法および構成はインプラント上の骨成長の問題に基づいており、インプラントと当該骨材との間の相互作用にはあまり考慮が払われなかった。インプラントと象牙質または同等の骨との間に効果的な生物活性表面を確立することが重要である。本発明はこの問題も解決する。
【００１５】
また、当該成長物質の補給所として機能する多孔性表面または構造に、物質の効果的な形成を達成することも重要である。本発明はこの問題も解決する。
【００１６】
成長開始または成長刺激物質の補給所として機能する多孔性構造が、制御された仕方で、所望または予め定められた期間中の物質の放出に介在できることが大いに有利である。したがって、問題とする事例によって選択できる特定の期間中の物質の放出をよりよく制御することが、有利となり得る。本発明はこの問題も解決する。
【００１７】
当該技術分野でインプラント技術をさらに一段階前進させることができ、実際の適用では従前のように単にチタン材自体の特性だけを使用するのではなく、生物活性表面を使用することが重要である。インプラントに関連して骨成長を刺激することによって、とりわけ歯科の分野では、一体化の問題を制御し改善する可能性をもたらすことができる。本発明はこの問題も解決する。
【００１８】
骨、主として顎骨に形成された穴に適用するためのインプラントに関連して、効果的な一体化プロセスを期待できることが示された。１つまたはそれ以上の生物活性物質を周囲の組織または骨環境に直接送り出すことによって、刺激因子を効果的に達成することができる。本発明はこの問題も解決するように特に意図されている。
【００１９】
顎骨に形成された穴用のインプラントは、大抵の場合、１つまたはそれ以上のねじが設けられ、それを介してインプラントは、ねじ込みによって穴内に機械的に固定される。ねじ込まれる表面構造にある程度の凸凹を設けると、より大きいねじ込み力が必要となり、それ自体は生物活性物質の支持機能を抑えてはならない。本発明はこの問題も解決する。
【００２０】
顎骨の状態は事例ごとにかなり変化すること、および軟らかくかつ／または薄い顎骨の場合、これらの領域の骨の成長を強化する構成を形成できることが重要であることが知られている。本発明は、この問題も解決することを目的とする。
【００２１】
当該酸化物層に高度の多孔性を生じるために、正しい酸化プロセスを使用することが重要である。これらは、所望の結果の達成に成功するかどうかを決定する際に、非常に重要になることがある。
【００２２】
解決法
本発明は請求項１によって規定される。例えば１週間ないし２週間、それぞれの周囲の組織または組織／骨成長領域への物質の制御されたまたは最適な放出を可能にする、１つまたはそれ以上の放出機能によって物質が作用する。一体化機能または骨成長機能がこれによって助長される場合、他の物質放出プロセスを確立することもできる。
【００２３】
１つの例証的実施形態では、インプラントは、１つまたはそれ以上の最初に示した表面の１つまたはそれ以上の領域内における様々な細孔構成によって生じる、２つ以上すなわち２つまたはそれ以上の放出構成を取り扱う。様々な細孔特性を持つ細孔を使用することができる。したがって、例えば、開口しているかまたは多少閉じた細孔、様々な細孔深さ、様々な細孔密度等を、前記表面の１つまたはそれ以上の領域内に配置することができる。異なる領域に異なる細孔特性を設けることもできる。
【００２４】
チタン上の酸化物層を都合のよいように構成することも重要である。１つの実施形態では、酸化物層の表面は約２０％のチタン、約５５％の酸素、および約２０％の炭素を含む。この酸化物層はそれだけで多孔性が非常に高くなる。
【００２５】
好適な実施形態では、インプラントは１つまたはそれ以上のねじを含む種類である。このインプラントは、少なくとも前記ねじに関係する前記酸化物層または表面を支持する。
【００２６】
好適な実施形態では、酸化物層は約１〜５μｍまたはそれ以下の粗面度を持ち、かつ好ましくは２〜１０μｍの範囲の厚さを持つ。酸化物層は非常に多孔でなければならず、細孔径は０．０１〜１０μｍの範囲内である。
【００２７】
主としてインプラントを特徴付けるものとみなすことができる別の特徴は、それが骨に形成された穴と協働できるチタン部を含むこと、およびチタン部が、穴形成時に骨に当てて配置することができる表面を有する、１つまたはそれ以上の非常に厚い酸化チタン層を持つように設計されることである。さらなる特徴は、各酸化物層に、骨成長開始および／または骨成長刺激物質の補給所として機能する細孔構成が設けられること、および補給所に物質が充填され、インプラントが穴に適切に配置されると、物質を周囲の組織または骨に放出するための放出機能が作動するようになることである。
【００２８】
放出機能は、選択された基本的に長い期間にわたり、制御することができる。放出機能は、前記層の細孔構成および細孔特性によって制御することができる。
【００２９】
方法によれば、インプラントは例えば機械加工によって作製され、一部分はチタンで形成され、インプラントは穴に適切に配置されるときに骨に当てて配置することができる表面を持つ。前記表面の前記チタンは、高い多孔性および比較的厚い酸化物層が各関係表面に得られる程度に陽極酸化にさらされる。ＢＭＰとすることができる骨成長開始または骨成長刺激物質ＴＳは、例えば物質で飽和状態にするか、物質に浸漬するか、または物質を滴下および／または塗布することによって、前記多孔性および厚い層になるまで施用される。インプラントは穴内のその位置に配置され、結果として骨への物質の放出プロセスが装着により開始され、このプロセスは組織および／または骨中の成分によってトリガされる。
【００３０】
１つの実施形態では、インプラントの前記表面を支持する部分に１つまたはそれ以上のねじが設けられ、それを介してインプラントが骨内にねじ込まれる。１つの実施形態では、酸化層およびその付随細孔システムは、物質が効果的に多孔性の層内に浸透するように、物質を保持する容器中に選択された時間、例えば１時間浸漬される。
【００３１】
骨成長開始または骨成長刺激物質が加えられた、非常に多孔でありかつ厚い酸化チタン層を、骨、好ましくは顎骨の穴内に装着できるインプラントに使用することができる。
【００３２】
物質が添加された多孔層はねじ付きインプラント、ジョイント・インプラント等で使用されることができる。
【００３３】
酸化物層は１〜２０μｍ、好ましくは２〜２０μｍの範囲の厚さを持つ。好適な実施形態では、酸化物層は０．４〜５μｍの範囲の粗面度を持つ。さらなる好適な実施形態では、酸化物層は非常に多孔であり、１×１０７〜１×１０１０個／ｃｍ２の細孔数を持つ。各表面は基本的に、直径が０．１〜１０μｍの範囲の細孔を持つ。総細孔容積は５×１０−２ないし１０−５ｃｍ３の範囲内であることが好ましい。
【００３４】
上述の陽極酸化を実行する方法は主として、電解液の組成に希無機酸および／または希有機酸および／または少量のフッ化水素酸または過酸化水素を加えること、およびエネルギ源を１５０〜４００ボルトの範囲内の電圧値で作動するように選択することによって特徴付けられるとみなすことができる。
【００３５】
同一表面領域内に異なる細孔径を形成するために、同一インプラントに対して電圧を様々なときに変化させることができる。さらに、インプラント上に様々な層厚さ、空隙率、または細孔特性を生じるために、電解液の組成および／または電圧と共に、電解液中のインプラントの位置を変えることができる。
【００３６】
利      点
上述したものによって、特に歯科の領域で、新次元のインプラント埋入技術が達成される。生物活性物質を使用する道を開いた以前の臨床試験は、今や、特に堅さに関して低品質の骨に作製された穴に関して実用化することができる。本発明は、顎骨に形成された穴に適用されるインプラントの場合に特に利益をもたらし、そこでは周囲の骨材に対する制御された拡散機能（濃度拡散）を生物活性物質に与えることができる。一体化および骨成長期間は、チタン材自体、インプラントの幾何学的形状、および生物活性物質の組合せによって制御し、かつ向上することができる。経済的に有利な方法を市場で確立することができ、作製されたインプラントおよびパッケージを市販することができるようになる。代替的に、物質およびインプラント（特定の多孔性酸化物層特性を持つ）を別個に入手できるようにし、その後に指示に従って現場で組み立てることができる。
【００３７】
図面の簡単な説明
本発明による構成、方法、および使用の現在提案する実施形態について、以下で添付の図面を参照しながら説明する。
図１は顎骨にねじ込むことによって固定されるねじ式インプラントの部分を示す縦断面図である。
図１ａはねじ表面に酸化物層が確立された、図１によるインプラントのねじを示す部分表面拡大縦断面図である。
図１ｂは生物活性物質に部分的に浸漬され、多孔層を当該物質で飽和状態にした、図１および図１ａによるインプラントの部分を側面から示す縦断面図である。
図２は酸化物層に堆積された生物活性物質の放出機能を示すグラフである。
図３は図１によるインプラントの多孔性酸化チタン層の部分を示す超拡大斜視図である。
図４は図１による第２多孔性酸化チタン層の部分を示す斜視図である。
図５は図３による層の細孔径および細孔数を示すグラフである。
図６は電解液、酸化エネルギ、および時間の組合せを使用して生成された酸化物層の細孔特性の第１実施形態を示す平面図である。
図７は酸化チタンの細孔特性の第２実施形態を示す平面図である。
図８は図１によるインプラントの陽極酸化のための装置の側面図である。
図９は図９による酸化プロセスに関連して使用される電圧および電流関数を示すグラフである。
図１０は酸化チタン層のパラメータを示す表である。
【００３８】
実施形態の詳細説明
上述したものに従って、とりわけ、インプラントが人体の当該骨材に一体化される速度を開始し、刺激し、増加するために、チタン製インプラントに高い酸化物多孔性および酸化物厚さを確立することができる方法が提示される。本発明は、骨が形成される速度が、例えばＴＧＦ−βおよびその他の骨基質たんぱく質を使用して生成される成長因子によって大きく影響させることができるという認識に基づく。本発明はとりわけ、かかる物質を金属インプラントの周囲の骨に、制御された仕方で送り出し、放出することを目的とする。酸化物層は高度の多孔性を持つ。細孔容積は物質の補給所として機能する。細孔壁の比較的大きい表面積は、吸収により物質を固定するのに使用される。本発明によると、インプラント表面は、一体化に関してそれ自体積極的な特性を持つ、非常に多孔な酸化チタンで作製される。活性物質の放出率を制御するために、本発明は、細孔密度（つまり表面単位あたりの細孔数）および細孔形状（直径および深さ）を制御された仕方で変動させることを提案する。
【００３９】
なかんずく、本発明は、その特性自体がインプラントの周囲の骨一体化にプラスの効果を持つように設計され、かつ、それに加えて、インプラントの周囲の骨の形成を助長する生物学的活性物質を放出するために、制御された仕方でインプラント表面に送り出される効果的なサブストレートのための支持体を構成する機能を持つ、チタン製インプラント上の表面層に関する。この表面は、主としてＴｉＯ２を含み、かつ好ましくは１〜５μｍの範囲（例えば４μｍ）またはそれ以下の粗面度Ｒａを持つ酸化物層から成る。加えて、酸化物層は、１つの実施形態では１〜２０μｍの範囲内で変化させることのできる厚さを持つ。例外的な場合、０．５μｍまでの小さい値を使用することが可能である。酸化物層はまた非常に多孔となり、表面単位当たり多数の開細孔を持ち、細孔径は０．０１〜１０μｍの範囲で変化させることができる。好適な実施形態では、最下物層は２〜２０μｍの範囲の厚さを持つ。さらなる実施形態では、酸化物層は０．４〜５μｍの範囲の粗面度を持つ。前記好適な実施形態では、酸化物層は非常に多孔であり、１×１０7〜１×１０10個／ｃｍ2の細孔を持つ。好適な実施形態のインプラントはまた、０．１〜１０μｍの範囲の径の細孔をも持つ。細孔容量は上記に従って選択される。この構成は、異なる特徴、より小さい径、多少閉じた構成、および異なる深さを持つ細孔と組み合わせることができる。結果として得られる多孔性酸化物層は、骨内のインプラントの適用において２つの主要な効果を生じる。第１に、表面自体の特性は、粗面度、細孔容積、空隙率、および酸化物の厚さの好適な組合せによって、骨の一体化およびインプラントの固定を加速する結果になることが予想できる。加えて、第２の効果として、表面層は、骨の成長プロセスに作用する、制御された量の生物学的活性物質を固定する適切な手段として機能することができる。表面層はこうして、当該物質の支持体として機能する。固定は原則的に異なる方法で達成することができ、第１に、当該溶液中の分子が細孔壁の表面に自然吸着することによって達成される。第２実施形態では、当該物質が零以外の正味電荷を持つという事実を利用する。これは、槽内の試料に適切な電圧を印加することによって印加される電界によって、溶液から細孔壁の表面への吸着が加速できることを意味する。第３の方法は、当該物質に適切な粘度を与え、圧力によって物質を細孔内に押し込むことである。物質を適用する第４の方法は、物質のためのゲル支持体を使用することである。ゲル支持体と物質は多孔性酸化物層に施用され、あるいはそれに対して押しつけられる。ゲル支持体は高粘性タイプのものである。この物質の場合の組織への放出または放出機能は、細孔の幾何学的形状に依存する。細孔の形状または細孔の特性を制御することによって、様々な放出率を得ることができる。より小さい、またはより大きい細孔の様々な組合せによって、放出が経過時間に対して所望のシーケンスをたどるようにプログラムすることができる。これは、初期段階では大きい細孔から高い放出率が得られ、その後、小さくかつ／または深い細孔からより長い期間にわたって遅い、またはよりおそい放出が続くためである。
【００４０】
図１で、参照番号１は、穴２が形成された顎骨の部分を示す。インプラント３はそのねじ３ａを介して穴２内にねじ込まれている。前記ねじは、インプラントが穴にねじ込まれるときに、顎骨内に対応するねじの形成を生じる。代替的に、穴に予めねじを切っておくことができる。
【００４１】
図１ａは、（見やすいように）非常に大きく拡大したねじ３ａ′の表面特性を示す。参照番号４および５は、ねじ部３ａ′の表面６および７上の酸化物層を示す。ねじは旋削またはフライス削りされ、適切な場合には研磨するか、または別の形の機械加工を施される。本例のインプラント３、３ａ′はチタン製であり、前記層４および５は、以下で説明する方法で生成される酸化チタン層である。図１ａは、表面７の第１領域８を示す。当該領域は、上述したことに従って、様々な細孔径、細孔深さ等を持つ細孔を含むことができる。図１ａはまた、表面６の第２部分拡大９をも示す。領域９のうちの異なる領域９ａおよび９ｂに、異なる細孔特性を提供することができる。
【００４２】
図１ｂで、参照番号１０は、上述したことによる物質１１のための容器を示す。容器内には、表面６′および酸化チタン層４′の部分が物質１１中に浸漬された状態で示される。物質１１中の浸漬により、物質は多孔層４′内に浸透し、これはその後、インプラントが容器から取り出されたときに、このようにしてその中に浸透した物質の補給所または貯蔵所として機能する。浸漬または吸着時間は、多孔層の形状の関数として選択される。１つの実施形態では、層４′は例えば１時間物質中に浸漬される（以下の記述も参照されたい）。
【００４３】
図２は、制御された様々な放出機能を曲線１２、１３、および１４で示す。曲線１２は、１ないし２週間続くように選択することができる期間中の第１放出機能を示す。放出機能の他のコースは、曲線１３および１４によって示すように選択することができ、曲線１３は曲線１２より大きく低下し、曲線１４は初期に強く比較的急速に低下する放出機能を示する。放出機能または曲線形状の選択肢は、骨成長プロセスの経験に基づいて選択することができる。第１曲線は、比較的ゆっくり低下する放出機能を示す。
【００４４】
図３および図４は、異なる酸化チタン層構造４′′および４′′′を示す。構造４′′では、表面が、ルチルおよび下にあるチタンの結晶構造から得られる回折ピークを持つ。図４による構造４′′′は、アナターゼ、ルチル、および下にあるチタンの混合物の結晶構造からの回折ピークを持つ。図３および図４による酸化物層は幾分ことなる相対濃度を持つ。こうして、図３による酸化物層の表面は２１．１％のＴｉ、５５．６％および２０．６％のＣの組成を持つ。加えて、少量のＳ（０．８％）、Ｎ（１．４％）、およびＰ（０．６％）がある。図４による酸化物層の組成はそれぞれ２１．３％、５６．０％および２０．５％（かつそれぞれ０．８％、０．７％、および０．６％）である。図示した酸化物層内の細孔の数は１８７．６×１０6の範囲とすることができる。総細孔容量または空隙率は、およそ２１．７×１０-5ｃｍ3を選択することができる。酸化物層は、例えば最長４８時間までの飽和時間で物質中で飽和させることができる。
【００４５】
図５は、図３によるチタン酸化物層で使用する細孔径を１５で示す。これは、０．１〜０．８μｍの範囲の細孔の数を示す。
【００４６】
図６および図７は、異なる実施形態の細孔特性または細孔構造１６および１７を示す。
【００４７】
上記による酸化チタン層は、電気化学的プロセスであるいわゆる陽極酸化によって生成することが好ましい。図８および図９を参照しながら、当該層を得るための原理および手順を説明する。図８に、容器は１８で示される。チタン陽極は１９で示され、多孔性メッシュ陰極は２０で示される。チタン陽極のためのテフロン絶縁は２１で示され、陽極はテフロン・カバー２２内を伸長する。磁気撹拌器２３も含まれる。陽極および陰極の接続はそれぞれ１９′および２０′で示される。インプラントまたはインプラントの部分は、旋削、フライス削り、研磨等によって機械的に加工することが好ましい。当該インプラントまたは部分は、電気化学的プロセスで処理されるチタン表面を含む。当該インプラントまたは部分は、容器の電解液２４の浴中に浸漬されたホルダに装着される。処理されないインプラントの部分は液密保護カバーでマスクするか、または代替的に適切なラッカーを処理しない当該部分に施用する。インプラントまたはその前記部分はホルダを介して、電解液面より上の接続部１９と電気的に接触する。電解液中で、前記陰極２０は対向電極として働く。この対向電極は適切な材料、例えばＰｔ、金、またはグラファイトで作成される。対向電極は、装置全体が連帯的に電解液浴２４中に固定されるように、ホルダ上に装着することが好ましい。陽極酸化は、インプラント／インプラント部分／複数のインプラント部分と対向電極との間に電圧を印加し、それにより当該インプラントまたはその部分に正電位を与えることによって得られる。インプラント、インプラント部分／複数のインプラント部分、対向電極、および電解液は電気化学的電池を構成し、そこでインプラントまたはそのそれぞれの部分は陽極を形成する。インプラント／インプラント部分と対向電極との間の電位差は、インプラント／インプラント部分（対向電極）に負（正）電荷の電解イオンの流れを生じさせる。適切な電解液が選択された場合、電池内の電極の反応の結果、インプラント上、またはインプラント部分の表面上に酸化物層が形成される。電極反応の結果ガスも形成されるので、電解液は適切な方法で撹拌すべきであり、それはガスの気泡が電極表面上に残るのを防止する前記磁気撹拌器２３を用いて行われる。
【００４８】
酸化チタン層の形成およびその最終特性は、プロセスの多数のパラメータ、例えば電解液の組成および温度、印加する電圧および電流、電極の形状、ならびに処理時間によって影響される。所望の層を形成する方法について、以下でさらに詳しく説明する。プロセス・パラメータが酸化物層の様々な特性にどのように影響するか、ならびに酸化物の厚さおよび多孔性をどのように変化させることができるかについても、例を挙げる。
【００４９】
所望の層特性は、旋削または研磨することができる、機械的に加工した表面から出発して達成される。前の生産段階からの不純物を除去するために、表面は適切な方法で、例えば有機溶剤中で超音波洗浄によって洗浄される。洗浄されたインプラントまたは洗浄されたインプラント部分は前記容器に固定され、容器は対向電極と一緒にホルダ上に固定される。次いで装置は電解液中に浸漬することができる。次いで２つの電極は電圧源（図示せず）に結合され、電圧が印加され、それによりプロセスが開始される。プロセスは、所望の時間後に、電圧の印加を中断することによって停止される。
【００５０】
電圧は、様々な方法で印加することができる。図１０も比較されたい。定電流プロセスでは、電流は一定に維持され、電圧は電池の抵抗によって変化させることができるのに対して、定電位プロセスでは、電圧が一定に維持され、電流を変化させることができる。所望の層は、定電流および定電位制御の組合せを用いることによって形成することが好ましい。定電流制御は第１段階で使用され、電圧は予め設定された値まで増加される。この電圧に達すると、プロセスは定電位制御に切り替わる。形成された酸化物層の抵抗のために、電流はこの状態で低下する。
【００５１】
図９は、時間に対する電流２５および電圧２６の展開を示す。曲線の厳密な様相は、様々なプロセス・パラメータによって異なり、また酸化物層の形成およびその特性をも反映する。
【００５２】
電解液によって異なるが、特定の電圧までは、比較的薄い酸化物層（＜０．２μｍ）が得られ、酸化物層の厚さは印加電圧にほぼ線形的に依存し、最大電圧に達した後の処理時間には依存しない。これらの層は基本的に閉じており、例外的な場合にのみ、それらは部分的に開口した多孔性を有する。大抵の電解液では、臨界電圧は約１００ボルトである。
【００５３】
所望の多孔性酸化物層を達成するために、かなり高い電圧、電界液によって異なるが一般的に１５０〜４００ボルトを印加する必要がある。これらの電圧では、酸化物の厚さはもはや電圧に線形的に依存せず、代わりに、ずっと厚い層を生成することができる。特定の電解液の場合、これらの電圧における酸化物の厚さは、最大電圧に達した後の処理時間にも依存する。この方法により多孔層を達成するための適切な電解液として、希無機酸（例えば硫酸、リン酸、クロム酸）および／または希有機酸（例えば酢酸、クエン酸）、またはこれらの混合物がある。
【００５４】
図６および図７は、上述の方法に従って、０．３５モルの硫酸中で２００ボルトで、およびそれぞれ０．２５モルのリン酸中で３００ボルトで生成された、多孔性酸化物層の例を示す。
【００５５】
硫酸で処理されたインプラントは、高密度の開細孔のある表面を持つ。表面の約２０％は、孔径（直径）が好ましくは０．１〜０．５μｍの範囲の細孔から成る。層の厚さは２μｍである。リン酸で処理されたインプラントは、同様の細孔密度を持つ。細孔の孔径分布はかなり変動し得る。細孔径は０．３〜０．５μｍの範囲で選択することが好ましいが、表面にはより大きい細孔（最高で１．５μｍまで）もかなりの数存在することがある。この試料の酸化物の厚さは５μｍである。当該インプラント表面は追加的または代替的に、例えばフッ化水素（ＨＦ）により化学的に前処理することができる。
【００５６】
図１０の表は、様々なプロセス・パラメータを用いて作成された酸化物層の構造を示す。
【００５７】
本発明は、例として上述した実施形態に限定されず、代わりに、特許請求の範囲内で変形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  顎骨にねじ込むことによって固定されるねじ式インプラントの部分を示す縦断面図である。
【図１ａ】  ねじ表面に酸化物層が確立された、図１によるインプラントのねじを示す部分表面拡大縦断面図である。
【図１ｂ】  生物活性物質に部分的に浸漬され、多孔層を当該物質で飽和状態にした、図１および図１ａによるインプラントの部分を側面から示す縦断面図である。
【図２】  酸化物層に堆積された生物活性物質の放出機能を示すグラフである。
【図３】  図１によるインプラントの多孔性酸化チタン層の部分を示す超拡大斜視図である。
【図４】  図１による第２多孔性酸化チタン層の部分を示す斜視図である。
【図５】  図３による層の細孔径および細孔数を示すグラフである。
【図６】  電解液、酸化エネルギ、および時間の組合せを使用して生成された酸化物層の細孔特性の第１実施形態を示す平面図である。
【図７】  酸化チタンの細孔特性の第２実施形態を示す平面図である。
【図８】  図１によるインプラントの陽極酸化のための装置の側面図である。
【図９】  図９による酸化プロセスに関連して使用される電圧および電流関数を示すグラフである。
【図１０】  酸化チタン層のパラメータを示す表である。
【図１】
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【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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９】
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【図１０】
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