特許 6243678 薄膜形成装置およびこの薄膜形成装置を用いたアパタイト薄膜形成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6243678

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】薄膜形成装置およびこの薄膜形成装置を用いたアパタイト薄膜形成方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/28 20060101AFI20171127BHJP

   A61C 19/06 20060101ALI20171127BHJP

   A61B 17/56 20060101ALI20171127BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/28

   A61C19/06 A

   A61B17/56

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-195449(P2013-195449)

(22)【出願日】2013年9月20日

(65)【公開番号】特開2015-59261(P2015-59261A)

(43)【公開日】2015年3月30日

【審査請求日】2016年9月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000125347

【氏名又は名称】学校法人近畿大学

(73)【特許権者】

【識別番号】595148176

【氏名又は名称】学校法人大阪歯科大学

(74)【代理人】

【識別番号】100157107

【弁理士】

【氏名又は名称】岡 健司

(72)【発明者】

【氏名】本津 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】西川 博昭

(72)【発明者】

【氏名】楠 正暢

(72)【発明者】

【氏名】吉川 一志

(72)【発明者】

【氏名】山本 一世

【審査官】 塩谷 領大

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１２２０７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０２６４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０１４８８７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

Ａ６１Ｂ １７／５６

Ａ６１Ｃ １９／０６

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｅｒ−ＹＡＧレーザーまたはＥｒ−Ｃｒ−ＹＳＧＧレーザーを照射ノズルから照射する照射手段と、
前記照射手段からのレーザーの照射を受けるターゲット部材と、
前記ターゲット部材を保持するターゲット保持手段を備え、
前記ターゲット部材が、
ターゲット部材の表面に予め水または／および第一リン酸カルシウム水溶液を存在させたもの、ターゲット部材の表面で水または／および第一リン酸カルシウム水溶液を凍結したもの、リン酸カルシウム化合物と水または／および第一リン酸カルシウム水溶液とを混合して凍結したもののいずれかであり、
前記ターゲット保持手段は、
前記照射ノズルの先端縁の一部または全部と前記ターゲット部材との間隔を０．２〜２０ｍｍ離間させ、かつ前記照射ノズルから照射されるレーザーが前記ターゲット部材に衝突することによって前記ターゲット部材から飛散する物質が対象物に堆積される角度となるように、前記ターゲット部材を保持するものであることを特徴とする薄膜形成装置。

【請求項2】

Ｅｒ−ＹＡＧレーザーまたはＥｒ−ＣｒーＹＳＧＧレーザーを照射ノズルから照射する照射手段と、
前記照射手段からのレーザーの照射を受けるターゲット部材と、
前記ターゲット部材を保持するターゲット保持手段と、
前記ターゲット部材の表面に、水または／および第一リン酸カルシウム水溶液を散布する散布手段と、
前記照射手段と前記散布手段を制御する制御手段を備え、
前記ターゲット保持手段は、
前記照射ノズルの先端縁の一部または全部と前記ターゲット部材との間隔を０．２〜２０ｍｍ離間させ、かつ前記照射ノズルから照射されるレーザーが前記ターゲット部材に衝突することによって前記ターゲット部材から飛散する物質が対象物に堆積される角度となるように、前記ターゲット部材を保持するものであり、
さらに、前記制御手段は、
前記照射ノズルからのレーザーの照射および前記散布手段からの水の散布を間欠
制御するものであることを特徴とする薄膜形成装置。

【請求項3】

前記ターゲット部材が、
α−ＴＣＰ、ＯＣＰ、ＡＣＰから選択される１種または２種以上のリン酸カルシウム化合物であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜形成装置。

【請求項4】

前記照射手段、前記ターゲット部材、前記ターゲット保持手段の少なくとも１つを冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の薄膜形成装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の薄膜形成装置を用いることを特徴とするアパタイト薄膜形成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、骨や歯などの硬組織に薄膜を形成するための薄膜形成装置に関する。さらに詳しくは特に口腔内において、直接、歯の表面に薄膜（特にアパタイト薄膜）を形成させることができる薄膜形成装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

骨粗鬆症、リウマチ、虫歯、歯周病などの疾病、あるいは骨折や歯の欠損などを原因とする損傷を受けた骨や歯などの硬組織を治療する技術や材料が各種開発されている。
従前においては、患部（損傷を受けた骨や歯などの硬組織）に樹脂を塗布または充填することによって患部を修復する方法が一般的であった。しかしながら、かかる方法は、塗布または充填される樹脂とエナメル質とが異質の材料であることから樹脂と患部との密着性や生体親和性に問題があり、時間が経過した場合には樹脂が剥離してしまうという問題があった。また、使用する樹脂によるアレルギー反応が生じるという問題もあった。

【0003】

ここで、本願発明者らは、この樹脂を用いる従前の方法における密着性や生体親和性などの問題点を解決するためにハイドロキシアパタイトから構成されている生体親和性シートおよびその製造方法を開発している（特許文献１、２参照）。かかるシートは硬組織の表面を形成するエナメル質と同質のアパタイトから構成されていることから、エナメル質との密着性や生体親和性に優れており、患部に適用した場合においても剥離の恐れがないという利点がある。また、樹脂成分を含有しないことから、アレルギー反応の恐れがないという利点もある。

【0004】

しかしながら、特許文献１や２に記載の生体親和性シートは、凹凸がない部分（患部）に対しては貼り付けが容易であることから有効な材料となり得るものの、歯の凹部（図５の１０）などの形状が複雑な部分（患部）に対しては、患部に沿って貼り付けることが困難な場合があった。

【0005】

また、特許文献１や２に記載の生体親和性シートは製造に手間がかかることから、直接、硬組織の表面にアパタイトやリン酸カルシウム化合物などを形成できるような技術に関する要望があった。

【0006】

本願発明者らは、かかる要望に対応すべく、硬組織の表面にリン酸カルシウム化合物を堆積させることができる装置を開発している（特許文献３参照）。具体的には、レーザー照射部から照射されたレーザーをターゲットであるリン酸カルシウム化合物に衝突させることによって、リン酸カルシウム化合物を微粒子化させて硬組織の表面に堆積させる装置である。かかる装置は患部に微粒子化したリン酸カルシウム化合物を直接堆積させていくものであることから、患部の形状に左右されることなくリン酸カルシウム化合物の堆積を行うことができるという利点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１２−２４９５７０号公報

【特許文献2】特開２０１２−３４７０４号公報

【特許文献3】特開２０１３−１２２０７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献３に記載の装置は、レーザーがターゲットに衝突する際に微粒子化したリン酸カルシウム化合物が広範囲に拡散してしまうことから、患部のみにリン酸カルシウム化合物を堆積させることは困難であった。

【0009】

また、特許文献３に記載の装置は、微粒子化したリン酸カルシウム化合物を単純に患部に堆積させる装置となっている。言うなれば、特許文献３に記載の装置は、微粒子化したリン酸カルシウム化合物を単純に患部にふりかけているにすぎず、堆積したリン酸カルシウム化合物は患部のエナメル質と一体化しにくいという問題があった。

【0010】

今回、本願発明者らは、レーザーとターゲットとの間隔および角度を特定の範囲に保持するターゲット保持手段を備えることによって、微粒子化したターゲット部材を患部に集中的に堆積させることができるという知見を得た。
また、予めターゲット部材や対象物の表面に水を散布したり、あるいは水とリン酸カルシウム化合物などを混合して凍結したものをターゲット部材としたりすることによって、患部に堆積した後のリン酸カルシウム化合物などが加水分解されてハイドロキシアパタイトを形成し、その結果患部のエナメル質と一体化していく現象が起こるという知見を得た。

【0011】

すなわち、本発明は上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、形状が複雑な部分（患部）についても微粒子化したターゲット部材を集中的に堆積させることができ、さらに堆積後にエナメル質と一体化することによって患部との密着性や生体親和性に優れた薄膜と成り得る薄膜形成装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る薄膜形成装置は、Ｅｒ−ＹＡＧレーザーまたはＥｒ−Ｃｒ−ＹＳＧＧレーザーを照射ノズルから照射する照射手段と、照射手段からのレーザーの照射を受けるターゲット部材と、ターゲット部材を保持するターゲット保持手段を備え、ターゲット部材が、ターゲット部材の表面に予め水または／および第一リン酸カルシウム水溶液を存在させたもの、ターゲット部材の表面で水または／および第一リン酸カルシウム水溶液を凍結したもの、リン酸カルシウム化合物と水または／および第一リン酸カルシウム水溶液とを混合して凍結したもののいずれかであり、ターゲット保持手段は、照射ノズルの先端縁の一部または全部とターゲット部材との間隔を０．２〜２０ｍｍ離間させ、かつ照射ノズルから照射されるレーザーがターゲット部材に衝突することによってターゲット部材から飛散する物質が対象物に堆積される角度となるように、ターゲット部材を保持するものであることを特徴とする。

【0013】

本発明の請求項２に係る薄膜形成装置は、Ｅｒ−ＹＡＧレーザーまたはＥｒ−ＣｒーＹＳＧＧレーザーを照射ノズルから照射する照射手段と、照射手段からのレーザーの照射を受けるターゲット部材と、ターゲット部材を保持するターゲット保持手段と、ターゲット部材の表面に、水または／および第一リン酸カルシウム水溶液を散布する散布手段と、照射手段と散布手段を制御する制御手段を備え、ターゲット保持手段は、照射ノズルの先端縁の一部または全部とターゲット部材との間隔を０．２〜２０ｍｍ離間させ、かつ照射ノズルから照射されるレーザーがターゲット部材に衝突することによってターゲット部材から飛散する物質が対象物に堆積される角度となるように、ターゲット部材を保持するものであり、さらに、制御手段は、照射ノズルからのレーザーの照射および散布手段からの水の散布を間欠制御するものであることを特徴とする。

【0014】

本発明の請求項３に係る薄膜形成装置は、ターゲット部材が、αーＴＣＰ、ＯＣＰ、ＡＣＰから選択される１種または２種以上のリン酸カルシウム化合物であることを特徴とする。

【0018】

本発明の請求項４に係る薄膜形成装置は、照射手段、ターゲット部材、ターゲット保持手段の少なくとも１つを冷却する冷却手段を備えることを特徴とする。

【0019】

本発明の請求項５に係るアパタイト薄膜形成方法は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の薄膜形成装置を用いることを特徴とする。

【発明の効果】

【0020】

本発明に係る薄膜形成装置によれば、形状が複雑な部分（患部）についても微粒子化したターゲット部材を集中的に堆積させることができる。

【0021】

また、本発明に係る薄膜形成装置によれば、微粒子化したターゲット部材が患部に堆積した後、加水分解されることによってエナメル質と一体化していくことから、患部との密着性や生体親和性に優れた薄膜を形成することができる。

【0022】

また、本発明に係るアパタイト薄膜形成方法によれば、微粒子化したターゲット部材を口腔内などにおいて直接、かつ集中的に堆積させることができ、その後エナメル質と一体化させることができる。従って、特に虫歯などの治療において極めて有効な方法となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明にかかる薄膜形成装置の構造を示す模式図である。

【図2】図１の斜視図である。

【図3】本発明にかかる薄膜形成装置の別の構造を示す模式図である。

【図4】本発明にかかる薄膜形成装置を口腔内において使用した場合を示す模式図である。

【図5】本発明にかかる薄膜形成装置の口腔内における動作を示す模式図である。

【図6】本発明にかかる別の形態の薄膜形成装置を口腔内において使用した場合を示す模式図である。

【図7】実施例１の薄膜のＸ線回折結果を示す図である。

【図8】実施例２の薄膜のＸ線回折結果を示す図である。

【図9】実施例３の薄膜のＸ線回折結果を示す図である。

【図10】実施例４の薄膜のＸ線回折結果を示す図である。

【図11】実施例４の薄膜のＳＥＭ写真を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。
図１は本発明の薄膜形成装置の基本構造を示す模式図であり、図２は図１の斜視図であり、図３は本発明にかかる薄膜形成装置の別の構造を示す模式図である。

【0025】

（基本構造）
まず、本発明にかかる薄膜形成装置の基本構造を図１〜図３に基づいて説明する。図１および図２に示す通り、本発明にかかる薄膜形成装置１は、レーザー照射手段２とターゲット部材３とターゲット部材３を保持するターゲット保持手段４を主要部品として構成されている。

【0026】

次に、各構成要件について説明する。

【0027】

（レーザー照射手段）
レーザー照射手段２は、照射ノズル５からレーザーを照射するものであり、ＥｒーＹＡＧレーザー（波長２９４０ｎｍ程度）、ＥｒーＣｒーＹＳＧＧレーザー（波長２７８０ｎｍ程度）、Ｎｄ−ＹＡＧレーザー（波長１０６４ｎｍ程度）、半導体レーザー（波長６５５〜２０００ｎｍ程度）のいずれかから選択されるものである。ここで、これらのレーザーはそれぞれ照射するレーザーの波長が異なっているが、ターゲット部材３や対象物６（硬組織）の種類、ターゲット部材３の微粒子化の度合など、必要に応じて適宜選択されるものである。なお、上記のレーザー照射手段２は、いずれも歯科治療用のレーザーであることから、特別な機器を新たに製作することなく公知の手段を使用することができる点においても有益である。

【0028】

そしてこれらの中でも、後記するように、水とリン酸カルシウム化合物などの原料を混合して凍結したものをターゲット部材３とする場合や、ターゲット部材３や対象物６の表面に水を散布する散布手段を設ける場合には、レーザー照射手段２にはＥｒーＹＡＧレーザーまたはＥｒーＣｒーＹＳＧＧレーザーを用いることが好ましい。その理由は、水（水酸基）の吸収波長の領域内にＥｒーＹＡＧレーザーまたはＥｒーＣｒーＹＳＧＧレーザーの照射波長があることから、ターゲット部材３の表面や内部に存在する水を励起させることができ、ターゲット部材３をより微粒子化することができるからである。

【0029】

なお、照射ノズル５の形状はレーザーをターゲット部材３に照射することができるものであれば特に限定されるものではないが、ターゲット部材３を患部に集中的に堆積できるように微粒子化させることができる点からコア径が４００μｍのもの（Ｃ４００Ｆ）や８００μｍのもの（Ｃ８００Ｆ）を用いることが好ましく、その中でも４００μｍのもの（Ｃ４００Ｆ）を用いることが好ましい。
また、レーザー照射手段２には、レンズやミラーなどの公知の技術を使用してレーザーの方向を変えたり、その出力を集中させたりしてもよい。

【0030】

（ターゲット部材）
ターゲット部材３は、骨や歯などの硬組織を治療、修復するために、レーザー照射手段２によって微粒子化されて患部に適用される部材である。
ターゲット部材３に用いられる材料としては、リン酸カルシウム化合物やＮａ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２−Ｐ_２Ｏ_５系バイオガラス（Ｂｉｏｇｌａｓｓ Ｒ）などがあるが、代表的なものはリン酸カルシウム化合物が挙げられる。

【0031】

ここでリン酸カルシウム化合物とは、骨や歯などの硬組織であるエナメル質（アパタイト）やその原材料またはこれらの混合物のことを指すものである。さらに具体的には、「エナメル質（アパタイト）」とは、Ｍ_１０（ＺＯ_ｎ）_６Ｘ_２の組成を持った鉱物群（式中のＭはＣａ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｋ、Ｚｎ、Ａｌなどで、ＺＯｎは例えばＰＯ_４、ＳＯ_４、ＣＯ_３などで、ＸはＯＨ、Ｆ、Ｏ、ＣＯ_３などで表記されるもの）であり、ハイドロキシアパタイト(ＨＡｐ)、炭酸アパタイト(ＣＡｐ)、フッ化アパタイト(ＦＡｐ)、フッ素化アパタイト（ＦＨＡＰ）などが挙げられる。また、「エナメル質（アパタイト）の原材料」としては、第一リン酸カルシウム(ＭＣＰＭ)、第二リン酸カルシウム(ＤＣＰＤ)、リン酸三カルシウム(α−ＴＣＰ、β−ＴＣＰ)、リン酸四カルシウム(ＴＴＣＰ) 、リン酸八カルシウム、オクタリン酸カルシウム（ＯＣＰ）、アモルファスリン酸カルシウム（ＡＣＰ）などのリン酸カルシウムやその水和物などが挙げられる。「これらの混合物」としては、牛等の骨から採取した生体アパタイト（［(Ｃａ)_１０−ａＭ_ａ］［（ＰＯ_４）_６−ｂＺ_ｂ］［（ＯＨ）_２−ｃＸ_ｃ］の組成を持った鉱物群であり、具体的には、式中のＭが例えばＮａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｋ、Ｚｎ、Ａｌに、Ｚが例えばＳＯ_４、ＣＯ_３に、ＸがＦ、ＣＯ_３に置き換わったもの）などが挙げられる。
そしてこれらの中でも対象物６に堆積した後に加水分解を起こして硬組織のエナメル質と一体化し易くなる点から、αーＴＣＰ、ＯＣＰ、ＡＣＰ、ＦＨＡＰから選択される１種または２種以上のリン酸カルシウム化合物を用いることが好ましい。

【0032】

また、上記したこれらの材料は、図１、２に示すようにタブレット状に成形してターゲット部材３とすることが好ましい。なお、タブレット状に成形したターゲット部材３はそのままの状態でも使用することができるが、後記する散布手段などを用いてターゲット部材３の表面に水を散布した状態や、水を表面に散布した後に表面の水を凍結した状態にして使用することが好ましい。さらに、上記したターゲット部材の原料と水とを混合し、凍結してタブレット状に成形することもできる。
このようにターゲット部材の表面に水が存在するようにすれば、レーザー（特に、ＥｒーＹＡＧレーザーまたはＥｒーＣｒーＹＳＧＧレーザー）を照射した際に水を励起させることができ、ターゲット部材３をより微粒子化することができることから好適である。

【0033】

（ターゲット保持手段）
ターゲット保持手段４は、ターゲット部材３を対象物６に対して最適な距離、角度に保持するものである。
具体的には、第１にターゲット保持手段４は、ターゲット部材３を、レーザー照射手段２の照射ノズル５から照射されるレーザーの照射線上に保持するとともに、照射ノズル５の先端縁７と０．２〜２０ｍｍの間隔で離間して保持するものである。
ここで、間隔は、照射ノズル５の先端縁７とターゲット部材３との距離を指すものであるが、図１に示す間隔（Ｌ）のように照射ノズル５の先端縁７とターゲット部材３とが最も離れている距離のことを指すものである。従って、間隔（Ｌ）が確保されている場合には、図３のように照射ノズル５の先端縁の一部７ａがターゲット部材３と接触していてもよい。そして間隔（Ｌ）については、ターゲット部材３を最適な堆積速度が得られることから、上記の範囲の中でも０．４〜１０ｍｍであることが好ましく、さらにその中でも０．４〜１．０ｍｍであることが好ましい。

【0034】

また、第２にターゲット保持手段４は、レーザーの衝突によって微粒子化されたターゲット部材３が対象物６に堆積される角度となるようにターゲット部材３を保持するものである。
ここで、「堆積される角度」とは、照射ノズル５から照射されるレーザーの照射線とターゲット部材３の表面における法線との角度（図１のΘ参照）のことを指すものである。なお、かかる角度は、レーザー照射手段２やターゲット部材３の種類、対象物６の形状などによって適宜決定されるものであるが、ターゲット部材３を最適な堆積速度が得られることから、２０〜５０°であることが好ましく、さらにその中でも３０〜４５°あることが好ましい。

【0035】

（散布手段、制御手段）
本発明にかかる薄膜形成装置には、ターゲット部材３や対象物６の表面に水を存在させるために、必要に応じてシャワーやスポイト（ｄｒｏｐｐｅｒ）などの散布手段（図示せず）を設けることもできる。
また、かかる散布手段を設ける場合には、ターゲット部材３へのレーザー照射、あるいはレーザーの衝突によるターゲット部材３の微粒子化を妨げることがないよう、レーザーの照射時を避けて水を散布するように散布手段を制御する制御手段などを設けておくことが好ましい。すなわち、ターゲット部材３や対象物６の表面に水を散布している状態においてレーザーを照射してしまうと、レーザーがターゲット部材にうまく衝突せず、ターゲット部材３の微粒子化の効率が低下することになるからである。なお、このような制御手段（図示せず）としては、例えば、レーザー照射手段と散布手段を制御し、照射ノズルからのレーザーの照射や散布手段からの水の散布を間欠制御する制御手段などが挙げられる。

【0036】

（冷却手段）
さらに、本発明にかかる薄膜形成装置には、必要に応じてターゲット部材３や対象物６の表面を冷却するための冷却手段（図示せず）を設けることもできる。このような冷却手段を設けることによって、レーザーの照射によるターゲット部材３や対象物６の過剰な温度上昇を防止することができ、ターゲット部材３や対象物６の破壊や破裂、対象物６の周辺組織の火傷などを防止することができる。そして、このような冷却手段としては特に限定されるものではなく、公知の空冷装置や水冷装置、あるいはペルチエ素子などの熱電素子などを用いることができる。

【0037】

（アパタイト薄膜形成方法）
本発明にかかるアパタイト薄膜形成方法は、本発明にかかる薄膜形成装置を用いることによって行われる。具体的には口腔内においてアパタイト薄膜を形成する場合を例にすると以下の手順によって行われる。なお、以下においては歯に適用した場合について説明するが、骨など他の硬組織にアパタイト薄膜を形成する場合にも使用することもできる。
ここで、図４は本発明にかかる薄膜形成装置を口腔内において使用した場合を示す模式図であり、図５は本発明にかかる薄膜形成装置の口腔内における動作を示す模式図であり、図６は本発明にかかる別の形態の薄膜形成装置を口腔内において使用した場合を示す模式図である。

【0038】

図４に示すように、まず、歯科医師などの使用者８が薄膜形成装置１を患者９の口腔内に挿入する。

【0039】

次に、照射ノズル５からレーザー１０をターゲット部材３に対して照射する。そうすると図５に示すように、レーザー１０の衝突によって微粒子化したターゲット部材３は治療したい患部１１に堆積していくことになる。なおその際には、使用者８が患部１１へのターゲット部材３の堆積度合いを確認しながら、微粒子化されたターゲット部材３が患部１１に十分に堆積されるように薄膜形成装置１自体の角度を調節する。

【0040】

最後に、レーザー１０の照射を停止し、口腔内から薄膜形成装置１を抜き取ることによってアパタイト薄膜の形成を終了する。そして、患部１１に堆積されたターゲット部材３は、その後時間の経過によってアパタイト薄膜を形成してくことになるのである。

【0041】

なお、ターゲット部材３には、［００３２］に記載した通り、リン酸カルシウム化合物などのターゲット部材の原料と水を混合して凍結してタブレット状に成形したものを用いることができる。

【0042】

また、必要に応じて、［００３５］に記載した通り、散布手段や制御手段を用いてターゲット部材３や対象物６の表面に水を存在させることもできる。

【0043】

なお、図４における薄膜形成装置１はレーザー照射手段２とターゲット保持手段４が一体となっているものであるが、図６に示すように、薄膜形成装置１を構成するレーザー照射手段２とターゲット保持手段４を分離して、口腔内に挿入することもできる。このようにすれば、レーザー照射手段２とターゲット保持手段４の角度調節の自由度をより高くすることができる。

【0044】

なお、このようにレーザー照射手段２とターゲット保持手段４を分離しておけば、歯科治療用のレーザーを用いて患部１１を削った直後にかかる患部１１に微粒子化したリン酸カルシウム化合物を堆積することができることになり、迅速な治療ができることになる。

【0045】

次に、本発明にかかる薄膜形成装置１の動作および作用を口腔内においてアパタイト薄膜を形成する場合を例にして説明する。なお、骨など他の硬組織を治療、修復する場合も同様である。

【0046】

まず、治療に際して口を開け続けると唾液の分泌量が増加するため、唾液のｐＨは上昇する。特に、ターゲット部材３や対象物６の表面に水を散布した場合やターゲット部材３にリン酸カルシウム化合物と水を混合して凍結したものを使用した場合には、唾液のｐＨは著しく上昇することになる。ここで、口腔内のｐＨが中性域から弱アルカリ性域に上昇していくと再石灰化が起こる環境となることが知られている。
そうすると、患部に堆積された微粒子化されたリン酸カルシウム化合物（ターゲット部材３）は、時間の経過に伴って加水分解を起こし、アパタイト薄膜を形成していくことになる。ここで、形成されたアパタイト薄膜は歯のエナメル質と同質であることから患部と強固に結合することになる。従って、従来のような樹脂を用いた際に発生する密着性や生体親和性の問題を解決することができ、さらにアレルギー反応を防止することもできるのである。
なお、形成されたアパタイト薄膜と歯のエナメル質との一体化、およびその一体化の速度を向上させるために、予めターゲット部材や対象物の表面に、水と共にまたは水に替えて、第一リン酸カルシウム(ＭＣＰＭ)水溶液などの弱酸性の水溶液を散布しておくことが好ましい。

【0047】

また、本発明にかかるアパタイト薄膜形成方法によれば、特別な機器を用いることなく、従来は虫歯、歯周病、口内炎などの治療の際に止血や歯、歯茎、粘膜などの切除を行う目的で使用される歯科治療用のレーザーをそのまま用いて患部の治療、修復を行うことができるという利点もある。

【実施例】

【0048】

次に、実施例に基づいて本発明の薄膜形成装置を説明する。

【0049】

（実施例１）
まず、レーザー照射手段にＥｒーＹＡＧレーザー（ノズルコア径、４００μｍ（Ｃ４００Ｆ））を用い、ターゲット部材に３ｇのリン酸三カルシウム(α−ＴＣＰ)を８ｔ×１０ｍｉｎの条件で直径１６ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのタブレット状に加圧成形したものを用い、かかるターゲット部材を以下の条件でターゲット保持手段を用いて保持することによって薄膜形成装置を作製した。
レーザー照射手段の照射ノズルの先端縁との間隔：１．０ｍｍ
ＥｒーＹＡＧレーザーの照射線とターゲット部材の表面における法線との角度：３０°

【0050】

次に、対象物としてのチタン板とターゲット部材の表面にそれぞれ純水を散布した後、パワー３５０ｍＪ、パルス速度１０ｐｐｓの条件でＥｒーＹＡＧレーザーを１０分間照射し、微粒子化したリン酸三カルシウム(α−ＴＣＰ)をチタン板上に堆積した。

【0051】

その後、チタン板上に堆積したリン酸三カルシウム(α−ＴＣＰ)に純水を散布した後、口腔内の環境を再現した３７℃の恒温槽内に３時間保管することによって、堆積したリン酸三カルシウム(α−ＴＣＰ)の加水分解を行い、実施例１の薄膜の形成を行った。なお、保管中は水分の蒸発を防止するためにチタン板の周辺を純水で満たした。

【0052】

図７に形成した薄膜のＸ線回折結果を示す。その結果、リン酸三カルシウム(α−ＴＣＰ)のピークとともにハイドロキシアパタイト由来のピークが確認できた。

【0053】

（実施例２）
ターゲット部材に実施例１で作製したターゲット部材を純水に５分浸漬した後、冷凍庫に１時間保管することによって凍結したものを用い、レーザー照射手段にＥｒーＹＡＧレーザー（ノズルコア径、８００μｍ（Ｃ８００Ｆ））を用いた以外は、実施例１と同様にして実施例２の薄膜の形成を行った。

【0054】

図８に形成した薄膜の形成直後のＸ線回折結果を示す。その結果、リン酸三カルシウム(α−ＴＣＰ)のピークが確認できた。

【0055】

（実施例３）
ターゲット部材（リン酸三カルシウム(α−ＴＣＰ)）の表面にのみ純水を散布した後、パワー２００ｍＪ、パルス速度１０ｐｐｓの条件でＥｒーＹＡＧレーザーを１０分間照射し、微粒子化したリン酸三カルシウム(α−ＴＣＰ)をチタン板上に堆積した以外は、実施例１と同様にして実施例３の薄膜の形成を行った。

【0056】

図９に形成した薄膜の経過時間ごとのＸ線回折結果を示す（図９（ａ）：６時間後、図９（ｂ）：１２時間後、図９（ｃ）：２４時間後、図９（ｄ）：４８時間後）。その結果、時間が経過するにつれて、リン酸三カルシウム(α−ＴＣＰ)のピークが減少し、それに伴ってハイドロキシアパタイト由来のピークが増加していることが確認できた。

【0057】

（実施例４）
対象物として硬組織を想定した牛エナメルを用い、かかる牛エナメルの表面にｐＨ５．５の第一リン酸カルシウム(ＭＣＰＭ)水溶液を散布した以外は、実施例３と同様にして実施例４の薄膜の形成を行った。

【0058】

図１０に形成した薄膜の経過時間ごとのＸ線回折結果を示す（図１０（ａ）：堆積直後、図１０（ｂ）：６時間後、図１０（ｃ）：１２時間後、図１０（ｄ）：２４時間後、図１０（ｅ）：４８時間後）。その結果、対象物がエナメル質である場合には、堆積直後からハイドロキシアパタイト由来のピークが確認できた。また、時間が経過するにつれて、リン酸三カルシウム(α−ＴＣＰ)のピークが減少し、それに伴ってハイドロキシアパタイト由来のピークが増加していることが確認できた。

【0059】

図１１に４８時間後の薄膜のＳＥＭ写真を示す。その結果、図１１（ａ）、（ｂ）から牛エナメル１２上にハイドロキシアパタイト薄膜１３が形成されていることが確認できた。また、図１１（ｃ）、（ｄ）に示す断面写真からも牛エナメル１２上にハイドロキシアパタイト薄膜１３が形成されていることが確認できた。

【0060】

以上の結果から、本発明の薄膜形成装置を用いれば、骨や歯などの硬組織に薄膜（特にアパタイト薄膜）を形成することができることがわかった。特に、ターゲット部材にリン酸カルシウム化合物を用いた場合には、微粒子化したリン酸カルシウム化合物を対象物に堆積させるだけでなく、加水分解によってハイドロキシアパタイト薄膜を形成させることができることがわかった。
また、予め水を散布や凍結させた状態でターゲットの表面や内部に水を保持させておくことによって、レーザー照射時に散布手段などを用いることなく微粒子化したリン酸カルシウム化合物を効率よく対象物に堆積させることができることがわかった。
さらに、水と共にまたは水に替えて、第一リン酸カルシウム(ＭＣＰＭ)水溶液などの弱酸性の水溶液を散布しておくことによって、形成されたアパタイト薄膜と歯のエナメル質との一体化、およびその一体化の速度を向上させることができることがわかった。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本発明の薄膜形成装置は、骨や歯などの硬組織の治療や修復に用いることができる。

【符号の説明】

【0062】

１ 薄膜形成装置
２ レーザー照射手段
３ ターゲット部材
４ ターゲット保持手段
５ 照射ノズル
６ 対象物
７ 先端縁
７ａ 先端縁
８ 使用者
９ 患者
１０ レーザー
１１ 患部
１２ 牛エナメル
１３ ハイドロキシアパタイト薄膜

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】