JP2001087374A - セラミック生体部材 - Google Patents
セラミック生体部材Info
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- JP2001087374A JP2001087374A JP27095299A JP27095299A JP2001087374A JP 2001087374 A JP2001087374 A JP 2001087374A JP 27095299 A JP27095299 A JP 27095299A JP 27095299 A JP27095299 A JP 27095299A JP 2001087374 A JP2001087374 A JP 2001087374A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】生体親和性に優れるとともに、構造体としての
強度が高いセラミック生体部材を提供する。 【解決手段】アルミナ質セラミックスからなり、少なく
ともその表層部に多数の空隙を形成するとともに、該空
隙内に骨置換性リン酸カルシウム系化合物充填したセラ
ミック生体部材において、前記アルミナ質セラミックス
のアルミナ結晶内に平均粒径０．３μｍ以下のＴｉまた
はＭｇ含有酸化物結晶が析出、分散してなるアルミナ質
セラミックスを用いてセラミック生体部材を作製する。
強度が高いセラミック生体部材を提供する。 【解決手段】アルミナ質セラミックスからなり、少なく
ともその表層部に多数の空隙を形成するとともに、該空
隙内に骨置換性リン酸カルシウム系化合物充填したセラ
ミック生体部材において、前記アルミナ質セラミックス
のアルミナ結晶内に平均粒径０．３μｍ以下のＴｉまた
はＭｇ含有酸化物結晶が析出、分散してなるアルミナ質
セラミックスを用いてセラミック生体部材を作製する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高強度を有し、且つ
生体親和性に優れたセラミック生体部材に関する。
生体親和性に優れたセラミック生体部材に関する。
【０００２】
【従来技術】従来より、チタン、ステンレス等の金属材
料や、アルミナ、ジルコニア等のセラミック材料は高強
度と高安定性から生体代替材料として使用されている。
しかしながら、金属材料は生体組織との親和性に劣るた
めに、長時間にわたって使用していると、脱落するのを
免れない上に、溶出イオンにより生体を害する恐れがあ
る。一方、アルミナとジルコニア材料は生体中でほとん
ど化学変化が起こさず、長時間にわたって安定で、生体
に対して無害であるうえ、生体親和性も比較的よいが、
生体組織と化学的結合を形成することがなく、十分に満
足しうる材料とは言えない。
料や、アルミナ、ジルコニア等のセラミック材料は高強
度と高安定性から生体代替材料として使用されている。
しかしながら、金属材料は生体組織との親和性に劣るた
めに、長時間にわたって使用していると、脱落するのを
免れない上に、溶出イオンにより生体を害する恐れがあ
る。一方、アルミナとジルコニア材料は生体中でほとん
ど化学変化が起こさず、長時間にわたって安定で、生体
に対して無害であるうえ、生体親和性も比較的よいが、
生体組織と化学的結合を形成することがなく、十分に満
足しうる材料とは言えない。
【０００３】一方、骨の組成と近似し、優れた生体親和
性を有する材料として、リン酸カルシウム系化合物や、
水酸アパタイトなどのリン酸カルシウム系化合物が知ら
れ、これらの材料を用いた人工生体部材が提案されてい
る。これらの材料は、生体に対して無害であり、かつ生
体親和性に優れるとともに自然骨との結合性や置換性も
大きいという特徴を有するものの、チタンなどの金属材
料や、アルミナ等のセラミックス材料に比べて強度が劣
り、これから形成される生体部材は強い衝撃や圧力が加
えられると破損するという欠点を有している。
性を有する材料として、リン酸カルシウム系化合物や、
水酸アパタイトなどのリン酸カルシウム系化合物が知ら
れ、これらの材料を用いた人工生体部材が提案されてい
る。これらの材料は、生体に対して無害であり、かつ生
体親和性に優れるとともに自然骨との結合性や置換性も
大きいという特徴を有するものの、チタンなどの金属材
料や、アルミナ等のセラミックス材料に比べて強度が劣
り、これから形成される生体部材は強い衝撃や圧力が加
えられると破損するという欠点を有している。
【０００４】そこで、例えば、特開平２−５２６６４号
公報では、ＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＳｉＣ、Ｓｉ
3Ｎ4からなる基体の全部または表層部に平均径０．１〜
２ｍｍの多数の空隙を設けて、該空隙内に多孔質のリン
酸カルシウム系化合物を充填することにより、高強度を
保ちつつ良好な骨形成が可能となることが開示されてい
る。
公報では、ＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＳｉＣ、Ｓｉ
3Ｎ4からなる基体の全部または表層部に平均径０．１〜
２ｍｍの多数の空隙を設けて、該空隙内に多孔質のリン
酸カルシウム系化合物を充填することにより、高強度を
保ちつつ良好な骨形成が可能となることが開示されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
２−５２６６４号公報等に記載された基体に多数の空隙
を形成する方法では基体の強度が低下する傾向にあり、
上述の従来のセラミックスでは強度が不十分で生体部材
が破損する恐れがあった。
２−５２６６４号公報等に記載された基体に多数の空隙
を形成する方法では基体の強度が低下する傾向にあり、
上述の従来のセラミックスでは強度が不十分で生体部材
が破損する恐れがあった。
【０００６】また、上記基体材料のうち、ＺｒＯ2は強
度および靭性が高いものの生体部材として体内へ挿入す
る前処理として高圧蒸気にて滅菌処理すると、ＺｒＯ2
の一部が相変態して強度が低下するという問題があっ
た。
度および靭性が高いものの生体部材として体内へ挿入す
る前処理として高圧蒸気にて滅菌処理すると、ＺｒＯ2
の一部が相変態して強度が低下するという問題があっ
た。
【０００７】本発明は、このような従来の生体部材の持
つ欠点を改良し、高強度を有し、しかも生体親和性に優
れる複合生体部材を提供することを目的とする。
つ欠点を改良し、高強度を有し、しかも生体親和性に優
れる複合生体部材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題に
対して検討した結果、アルミナ質セラミックスからな
り、少なくともその表層部に多数の空隙を形成するとと
もに、該空隙内に骨置換性リン酸カルシウム系化合物を
充填した構造からなり、前記アルミナ質セラミックスの
アルミナ結晶内に平均粒径０．３μｍ以下のＴｉまたは
Ｍｇ含有酸化物結晶を、望ましくは、０．５体積％以上
析出、分散させることによって、前記アルミナ質セラミ
ックスの強度を飛躍的に高めることができることを知見
した。
対して検討した結果、アルミナ質セラミックスからな
り、少なくともその表層部に多数の空隙を形成するとと
もに、該空隙内に骨置換性リン酸カルシウム系化合物を
充填した構造からなり、前記アルミナ質セラミックスの
アルミナ結晶内に平均粒径０．３μｍ以下のＴｉまたは
Ｍｇ含有酸化物結晶を、望ましくは、０．５体積％以上
析出、分散させることによって、前記アルミナ質セラミ
ックスの強度を飛躍的に高めることができることを知見
した。
【０００９】ここで、前記アルミナ結晶の粒界に、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、第３ａ族元素のうちの少なくとも１種を含有
する酸化物が、特に結晶として分散してなることが望ま
しい。
ｒ、Ｈｆ、第３ａ族元素のうちの少なくとも１種を含有
する酸化物が、特に結晶として分散してなることが望ま
しい。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のセラミック生体部材は、
アルミナ質セラミックスからなる基体の少なくとも表層
部、すなわち基体の全部または表層部のみに平均径０．
１〜５ｍｍ、特に０．２〜１ｍｍの多数の空隙を形成す
るとともに、該空隙内に骨置換性リン酸カルシウム系化
合物を充填したものである。なお、前記基体中の空隙含
有領域における空隙率は、構造体としての強度および生
骨との同化が容易な点で、１０〜６０％であることが望
ましい。
アルミナ質セラミックスからなる基体の少なくとも表層
部、すなわち基体の全部または表層部のみに平均径０．
１〜５ｍｍ、特に０．２〜１ｍｍの多数の空隙を形成す
るとともに、該空隙内に骨置換性リン酸カルシウム系化
合物を充填したものである。なお、前記基体中の空隙含
有領域における空隙率は、構造体としての強度および生
骨との同化が容易な点で、１０〜６０％であることが望
ましい。
【００１１】骨置換性リン酸カルシウム系化合物として
は、例えば、水酸アパタイト、リン酸三カルシウム等か
らなり、平均粒径１０〜２００μｍであることが望まし
く、また、平均細孔径５０〜２００μｍの多数の細孔を
有する多孔質体であることが望ましい。
は、例えば、水酸アパタイト、リン酸三カルシウム等か
らなり、平均粒径１０〜２００μｍであることが望まし
く、また、平均細孔径５０〜２００μｍの多数の細孔を
有する多孔質体であることが望ましい。
【００１２】前記基材のアルミナ質セラミックスは、新
生骨形成のための活性面積を大きくする観点から全体と
して空隙を有するものであってもよく、また、部材の高
強度化の見地から表層部のみに空隙を設けたものであっ
てもよい。さらに、表面から内部に向けて空隙径を連続
的あるいは段階的に変化させた構造にすることも可能で
ある。
生骨形成のための活性面積を大きくする観点から全体と
して空隙を有するものであってもよく、また、部材の高
強度化の見地から表層部のみに空隙を設けたものであっ
てもよい。さらに、表面から内部に向けて空隙径を連続
的あるいは段階的に変化させた構造にすることも可能で
ある。
【００１３】本発明によれば、前記基体であるアルミナ
質セラミックスのアルミナ結晶内に平均粒径０．３μｍ
以下、特に０．２μｍ以下のＴｉまたはＭｇ含有酸化物
結晶が、望ましくは、０．５体積％以上、特に１体積％
以上析出、分散してなることが大きな特徴であり、これ
によってアルミナ結晶内に構造的な欠陥や異なる熱膨張
係数による応力を発生させ、外部からの応力やクラック
の進展を抑制することができる結果、基体の強度を飛躍
的に高めることができ、基体中に骨置換性リン酸カルシ
ウム系化合物を充填して生体部材として使用しても、破
損等が生じる恐れがなく、信頼性の高い生体部材とな
る。
質セラミックスのアルミナ結晶内に平均粒径０．３μｍ
以下、特に０．２μｍ以下のＴｉまたはＭｇ含有酸化物
結晶が、望ましくは、０．５体積％以上、特に１体積％
以上析出、分散してなることが大きな特徴であり、これ
によってアルミナ結晶内に構造的な欠陥や異なる熱膨張
係数による応力を発生させ、外部からの応力やクラック
の進展を抑制することができる結果、基体の強度を飛躍
的に高めることができ、基体中に骨置換性リン酸カルシ
ウム系化合物を充填して生体部材として使用しても、破
損等が生じる恐れがなく、信頼性の高い生体部材とな
る。
【００１４】なお、前記ＴｉまたはＭｇ含有酸化物結晶
としては、具体的には、ＴｉＯ2、Ａｌ2ＴｉＯ5、Ｍｇ
Ａｌ2Ｏ4等が析出、分散することが望ましく、また、ア
ルミナ結晶内に析出、分散するＴｉまたはＭｇ含有酸化
物結晶が０．３μｍより大きいと、強度向上の効果が低
下する。
としては、具体的には、ＴｉＯ2、Ａｌ2ＴｉＯ5、Ｍｇ
Ａｌ2Ｏ4等が析出、分散することが望ましく、また、ア
ルミナ結晶内に析出、分散するＴｉまたはＭｇ含有酸化
物結晶が０．３μｍより大きいと、強度向上の効果が低
下する。
【００１５】さらに、前記アルミナ結晶の粒界に、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、３ａ族元素のうちの少なくとも１種を含有す
る酸化物、例えば平均粒径０．２〜１０μｍのＺｒ
Ｏ2、ＨｆＯ2、Ｙ2Ｔｉ2Ｏ7、Ｙ2Ｚｒ2Ｏ7等が、望まし
くは結晶化し、分散してなることが望ましく、これによ
り、アルミナ結晶の粒成長を抑制することができるとと
もに、粒界に存在する酸化物結晶の熱膨張係数差による
応力を発生させることが可能であるから、アルミナ結晶
の粒界を強化することができ、アルミナ質セラミックス
強度をさらに高めることができる。
ｒ、Ｈｆ、３ａ族元素のうちの少なくとも１種を含有す
る酸化物、例えば平均粒径０．２〜１０μｍのＺｒ
Ｏ2、ＨｆＯ2、Ｙ2Ｔｉ2Ｏ7、Ｙ2Ｚｒ2Ｏ7等が、望まし
くは結晶化し、分散してなることが望ましく、これによ
り、アルミナ結晶の粒成長を抑制することができるとと
もに、粒界に存在する酸化物結晶の熱膨張係数差による
応力を発生させることが可能であるから、アルミナ結晶
の粒界を強化することができ、アルミナ質セラミックス
強度をさらに高めることができる。
【００１６】また、本発明のセラミック生体部材は、生
体に対して毒性のない元素にて構成されるために、信頼
性の高い生体部材となる。
体に対して毒性のない元素にて構成されるために、信頼
性の高い生体部材となる。
【００１７】次に、上記アルミナ質セラミックスを製造
する方法について説明する。まず、平均粒径０．１〜２
μｍのアルミナ粉末に対して、ＴｉＯ2と、所望により
ＭｇＯ、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2、３ａ族元素酸化物と、平均
粒径０．１〜２．５ｍｍのウレタンフォームや発泡剤等
と、有機バインダ、溶媒等とを添加、混合する。なお、
添加する酸化物としては、酸化物粉末、あるいは焼成に
よって酸化物を形成しうる炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩等の
他、有機塩などの溶液を用いることもできる。
する方法について説明する。まず、平均粒径０．１〜２
μｍのアルミナ粉末に対して、ＴｉＯ2と、所望により
ＭｇＯ、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2、３ａ族元素酸化物と、平均
粒径０．１〜２．５ｍｍのウレタンフォームや発泡剤等
と、有機バインダ、溶媒等とを添加、混合する。なお、
添加する酸化物としては、酸化物粉末、あるいは焼成に
よって酸化物を形成しうる炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩等の
他、有機塩などの溶液を用いることもできる。
【００１８】次に、この混合に粉末をプレス形成法、鋳
込み成形法、冷間静水圧プレス法等により所定の形状に
成形した後、前記ウレタンフォーム等を熱処理により消
失させ、さらに焼成する。
込み成形法、冷間静水圧プレス法等により所定の形状に
成形した後、前記ウレタンフォーム等を熱処理により消
失させ、さらに焼成する。
【００１９】具体的な焼成方法は、成形体をＴｉのアル
ミナへの固溶量が大きくなる条件下、具体的には、還元
性雰囲気下で熱処理してＴｉのイオン価数を４＋から３
＋に変化させることによってアルミナ結晶中のＡｌ3+を
Ｔｉ3+で置換、固溶した固溶体を作製でき、その後、酸
化性雰囲気下にて焼成することにより、アルミナ結晶中
に固溶できるＴｉの固溶量が減ずることから、アルミナ
結晶中に微細なＴｉ含有酸化物結晶を析出、分散させる
ことができる。
ミナへの固溶量が大きくなる条件下、具体的には、還元
性雰囲気下で熱処理してＴｉのイオン価数を４＋から３
＋に変化させることによってアルミナ結晶中のＡｌ3+を
Ｔｉ3+で置換、固溶した固溶体を作製でき、その後、酸
化性雰囲気下にて焼成することにより、アルミナ結晶中
に固溶できるＴｉの固溶量が減ずることから、アルミナ
結晶中に微細なＴｉ含有酸化物結晶を析出、分散させる
ことができる。
【００２０】なお、さらにＭｇを添加する場合には、酸
化性雰囲気下にて熱処理することにより、Ｔｉ4+とＭｇ
2+とがＡｌ3+２個と置換することによってＴｉとＭｇと
をアルミナ結晶中に固溶させることができ、その後、さ
らに還元性雰囲気下にて熱処理することによりＴｉの価
数が４＋から３＋に変化し、Ｔｉ3+がＡｌ3+と置換する
ことによって、Ｔｉとともに固溶していたＭｇをＭｇＡ
ｌ2Ｏ4の形態でアルミナ結晶中に析出、分散させること
ができる。
化性雰囲気下にて熱処理することにより、Ｔｉ4+とＭｇ
2+とがＡｌ3+２個と置換することによってＴｉとＭｇと
をアルミナ結晶中に固溶させることができ、その後、さ
らに還元性雰囲気下にて熱処理することによりＴｉの価
数が４＋から３＋に変化し、Ｔｉ3+がＡｌ3+と置換する
ことによって、Ｔｉとともに固溶していたＭｇをＭｇＡ
ｌ2Ｏ4の形態でアルミナ結晶中に析出、分散させること
ができる。
【００２１】なお、上記熱処理は、上述の元素を固溶さ
せる場合、充分高い固溶量を得るために１２００℃以上
の温度範囲で行うことが望ましく、また、アルミナ粒内
に酸化物結晶を析出させる場合、析出結晶の増加と析出
結晶の粒成長を抑制する観点から、１１００℃から１５
００℃の温度範囲で行うことが望ましい。また、上記の
還元性雰囲気とは、水素含有雰囲気、不活性ガス雰囲
気、高真空など酸素分圧が１０-6ａｔｍ以下の雰囲気の
意であり、また、酸化性雰囲気中の処理は例えば大気中
等の酸素分圧が１０-2ａｔｍ以上の意である。
せる場合、充分高い固溶量を得るために１２００℃以上
の温度範囲で行うことが望ましく、また、アルミナ粒内
に酸化物結晶を析出させる場合、析出結晶の増加と析出
結晶の粒成長を抑制する観点から、１１００℃から１５
００℃の温度範囲で行うことが望ましい。また、上記の
還元性雰囲気とは、水素含有雰囲気、不活性ガス雰囲
気、高真空など酸素分圧が１０-6ａｔｍ以下の雰囲気の
意であり、また、酸化性雰囲気中の処理は例えば大気中
等の酸素分圧が１０-2ａｔｍ以上の意である。
【００２２】一方、上記焼成によって、Ｚｒ、Ｈｆ、３
ａ族元素の元素は、アルミナおよびその他添加物、不可
避不純物と反応し、微量なガラス相あるいは結晶を形成
し、アルミナ結晶の粒界に存在する。なお、上記Ｚｒ、
Ｈｆ及び第３ａ族元素の添加量は、強化効果の向上の見
地から、１〜４０重量％、特に５〜３０重量％であるこ
とが望ましい。
ａ族元素の元素は、アルミナおよびその他添加物、不可
避不純物と反応し、微量なガラス相あるいは結晶を形成
し、アルミナ結晶の粒界に存在する。なお、上記Ｚｒ、
Ｈｆ及び第３ａ族元素の添加量は、強化効果の向上の見
地から、１〜４０重量％、特に５〜３０重量％であるこ
とが望ましい。
【００２３】次いでリン酸カルシウム系化合物をスラリ
ー状等で前記アルミナ質セラミックスの空隙内に注入さ
せたり、前記スラリー中に前記アルミナ質セラミックス
を浸積、引き上げることにより、該リン酸カルシウム系
化合物を空隙内に充填し、１０００〜１６００℃でリン
酸カルシウム系化合物を焼成する。
ー状等で前記アルミナ質セラミックスの空隙内に注入さ
せたり、前記スラリー中に前記アルミナ質セラミックス
を浸積、引き上げることにより、該リン酸カルシウム系
化合物を空隙内に充填し、１０００〜１６００℃でリン
酸カルシウム系化合物を焼成する。
【００２４】なお、上記リン酸カルシウム系化合物の焼
成は、前述のＴｉとＭｇとを固溶させた後、析出させる
焼成を兼ねてもよい。
成は、前述のＴｉとＭｇとを固溶させた後、析出させる
焼成を兼ねてもよい。
【００２５】また、表層部のみにリン酸カルシウム系化
合物を充填するには、例えば、上述のセラミック原料に
有機バインダ等の有機物成分を添加、混合し、成形する
ことにより緻密なアルミナ質セラミック成形体を作製し
た後、例えば以下３とおりの方法により緻密なアルミナ
質セラミックスの表層部のみに空隙を形成する。 １）上述のセラミック原料と、ウレタンフォーム等の発
泡剤および有機バインダ、溶媒等を混合してスラリー化
した後、該スラリー中に前記緻密なアルミナ質セラミッ
クスを浸積、引き上げて、表面に前記スラリーを非着形
成した後、焼成して表層部のウレタンフォームが消失し
た空隙を形成する方法。 ２）上述のセラミック原料とウレタンフォーム等の発泡
剤および有機バインダ、溶媒等を混合し、ドクターブレ
ード法等の公知の成型法によりテープ状に成形した後、
前記緻密なアルミナ質セラミック成形体の表面に巻きつ
けて焼成し、ウレタンフォームが消失した空隙を形成す
る方法。 ３）前記緻密なアルミナ質セラミック成形体を焼成した
後、その表面をプラズマ等によってエッチングして表層
部のみに空隙を形成する方法。
合物を充填するには、例えば、上述のセラミック原料に
有機バインダ等の有機物成分を添加、混合し、成形する
ことにより緻密なアルミナ質セラミック成形体を作製し
た後、例えば以下３とおりの方法により緻密なアルミナ
質セラミックスの表層部のみに空隙を形成する。 １）上述のセラミック原料と、ウレタンフォーム等の発
泡剤および有機バインダ、溶媒等を混合してスラリー化
した後、該スラリー中に前記緻密なアルミナ質セラミッ
クスを浸積、引き上げて、表面に前記スラリーを非着形
成した後、焼成して表層部のウレタンフォームが消失し
た空隙を形成する方法。 ２）上述のセラミック原料とウレタンフォーム等の発泡
剤および有機バインダ、溶媒等を混合し、ドクターブレ
ード法等の公知の成型法によりテープ状に成形した後、
前記緻密なアルミナ質セラミック成形体の表面に巻きつ
けて焼成し、ウレタンフォームが消失した空隙を形成す
る方法。 ３）前記緻密なアルミナ質セラミック成形体を焼成した
後、その表面をプラズマ等によってエッチングして表層
部のみに空隙を形成する方法。
【００２６】なお、上記手法１）２）において、スラリ
ー中のウレタンフォームの量および径を段階的に大きく
して複数回塗布または巻きつけすれば、セラミックスの
内部から表面に向かって段階的に空隙率および空隙径を
大きくできる。また、上記手法３）によれば、セラミッ
クスの内部から表面に向かって連続的に空隙率および空
隙径を大きくできる。
ー中のウレタンフォームの量および径を段階的に大きく
して複数回塗布または巻きつけすれば、セラミックスの
内部から表面に向かって段階的に空隙率および空隙径を
大きくできる。また、上記手法３）によれば、セラミッ
クスの内部から表面に向かって連続的に空隙率および空
隙径を大きくできる。
【００２７】そして、表層部に多数の空隙を形成したア
ルミナ質セラミックスに対して、前述の手法によりリン
酸カルシウム系化合物を充填して焼成することにより、
表層部のみにリン酸カルシウム系化合物を充填すること
ができる。
ルミナ質セラミックスに対して、前述の手法によりリン
酸カルシウム系化合物を充填して焼成することにより、
表層部のみにリン酸カルシウム系化合物を充填すること
ができる。
【００２８】
【実施例】（実施例１）平均粒径０．５μｍのアルミナ
粉末に、平均粒径０．７μｍの酸化チタン（ＴｉＯ2）
粉末、平均粒径が０．６μｍの水酸化マグネシウム（Ｍ
ｇ（ＯＨ）2）粉末、平均粒径１．０μｍのＹ2Ｏ3粉末
を用い、表１に示す組成になるように秤量混合して混合
粉末を得た。そして、混合粉末１００重量部に対して、
発泡剤５０重量部とバインダ５重量部を添加し、２５０
ｋｇ／ｃｍ2の圧力で金型成形し、表１に示す条件で焼
成した。得られた焼成体の空隙率は４１〜４３％で、平
均空隙径は０．２ｍｍであった。得られた焼結体を真空
密栓し、結晶性セルロースを５０％混合した水酸アパタ
イトスラリーを注射器により注入し、空隙部にアパタイ
トを充填した。次いで、表１に示す条件で焼成してセラ
ミック生体部材を作製した。
粉末に、平均粒径０．７μｍの酸化チタン（ＴｉＯ2）
粉末、平均粒径が０．６μｍの水酸化マグネシウム（Ｍ
ｇ（ＯＨ）2）粉末、平均粒径１．０μｍのＹ2Ｏ3粉末
を用い、表１に示す組成になるように秤量混合して混合
粉末を得た。そして、混合粉末１００重量部に対して、
発泡剤５０重量部とバインダ５重量部を添加し、２５０
ｋｇ／ｃｍ2の圧力で金型成形し、表１に示す条件で焼
成した。得られた焼成体の空隙率は４１〜４３％で、平
均空隙径は０．２ｍｍであった。得られた焼結体を真空
密栓し、結晶性セルロースを５０％混合した水酸アパタ
イトスラリーを注射器により注入し、空隙部にアパタイ
トを充填した。次いで、表１に示す条件で焼成してセラ
ミック生体部材を作製した。
【００２９】得られたセラミック生体部材について、Ｔ
ＥＭ写真よりアルミナ結晶粒内析出分散している結晶粒
子の種類と、一視野にみられる１０個についての平均粒
径および体積分率を測定した。また、セラミック生体部
材をφ１０×３０のサイズに加工し、ＪＩＳＲ１６０１
に基づく３点曲げ強度を測定した。さらに、得られた試
料を水蒸気２気圧の高温蒸気滅菌器（オートクレーブ）
中にて２時間保持した後の３点曲げ強度を測定した。結
果は表１に示した。また、比較として、ジルコニア質セ
ラミックスを基体として同様な方法で水酸アパタイトを
充填した試料（試料Ｎｏ．５）を作製し、評価した。結
果は表１に示した。
ＥＭ写真よりアルミナ結晶粒内析出分散している結晶粒
子の種類と、一視野にみられる１０個についての平均粒
径および体積分率を測定した。また、セラミック生体部
材をφ１０×３０のサイズに加工し、ＪＩＳＲ１６０１
に基づく３点曲げ強度を測定した。さらに、得られた試
料を水蒸気２気圧の高温蒸気滅菌器（オートクレーブ）
中にて２時間保持した後の３点曲げ強度を測定した。結
果は表１に示した。また、比較として、ジルコニア質セ
ラミックスを基体として同様な方法で水酸アパタイトを
充填した試料（試料Ｎｏ．５）を作製し、評価した。結
果は表１に示した。
【００３０】
【表１】
【００３１】表１から、ＴｉまたはＭｇ含有酸化物結晶
が析出しない試料Ｎｏ．１では、曲げ強度が低いもので
あり、また、基体をジルコニア質セラミックスにて形成
した試料Ｎｏ．５では、曲げ強度は高いものの水蒸気処
理により曲げ強度が低下した。
が析出しない試料Ｎｏ．１では、曲げ強度が低いもので
あり、また、基体をジルコニア質セラミックスにて形成
した試料Ｎｏ．５では、曲げ強度は高いものの水蒸気処
理により曲げ強度が低下した。
【００３２】これに対して、本発明に基づいて粒子分散
強化アルミナをマトリックスとした試料では、従来のア
ルミナマトリックスとした生体部材より著しく強度が向
上され、また、水蒸気処理によっても強度低下はみられ
なかった。
強化アルミナをマトリックスとした試料では、従来のア
ルミナマトリックスとした生体部材より著しく強度が向
上され、また、水蒸気処理によっても強度低下はみられ
なかった。
【００３３】（実施例２）実施例１の試料Ｎｏ．３の組
成からなるセラミック粉末に有機バインダを添加して実
施例１と同様にプレス形成した後、２０００ｋｇ／ｃｍ
2の圧力で冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）成形し、さらに
φ１０に加工した。そして、実施例１のスラリー内に前
記成形体を浸漬して該成形体の表面に前記スラリーをコ
ーティングし、乾燥、焼成した後、中心部が緻密体で表
層部に空隙を有するマトリックスを得た。さらに、実施
例１と同じ方法にて空隙部に水酸アパタイトを充填し、
焼成してセラミック生体部材を作製した。
成からなるセラミック粉末に有機バインダを添加して実
施例１と同様にプレス形成した後、２０００ｋｇ／ｃｍ
2の圧力で冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）成形し、さらに
φ１０に加工した。そして、実施例１のスラリー内に前
記成形体を浸漬して該成形体の表面に前記スラリーをコ
ーティングし、乾燥、焼成した後、中心部が緻密体で表
層部に空隙を有するマトリックスを得た。さらに、実施
例１と同じ方法にて空隙部に水酸アパタイトを充填し、
焼成してセラミック生体部材を作製した。
【００３４】上記部材はφ１０×３０のサイズに加工
後、表層のアパタイト充填部分の厚さは２ｍｍであっ
た。実施例１と同様に評価した結果、曲げ強度６８０Ｍ
Ｐａ、水蒸気保持後の曲げ強度６８０ＭＰａであった。
後、表層のアパタイト充填部分の厚さは２ｍｍであっ
た。実施例１と同様に評価した結果、曲げ強度６８０Ｍ
Ｐａ、水蒸気保持後の曲げ強度６８０ＭＰａであった。
【００３５】
【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明のセラミッ
ク生体部材は生体親和性に優れた少なくとも表層部に骨
置換性リン酸カルシウム系化合物を充填したものであっ
て、その構造体としての強度を高めることができる。
ク生体部材は生体親和性に優れた少なくとも表層部に骨
置換性リン酸カルシウム系化合物を充填したものであっ
て、その構造体としての強度を高めることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C081 AB04 AB06 BA13 BB04 BB08 CF012 CF022 CF032 CF112 CF122 CF142 CF151 CF24 DB03 DB05 DB06 DB07 DC03 EA04 4C089 AA06 BA01 BA03 BA04 BA05 BA06 BA16 CA04 CA06 4G030 AA07 AA08 AA12 AA16 AA17 AA18 AA36 AA41 BA35 CA01 CA04 CA05 GA12
Claims (4)
- 【請求項１】アルミナ質セラミックスからなり、少なく
ともその表層部に多数の空隙を形成するとともに、該空
隙内に骨置換性リン酸カルシウム系化合物を充填したセ
ラミック生体部材であって、前記アルミナ質セラミック
スのアルミナ結晶内に平均粒径０．３μｍ以下のＴｉま
たはＭｇ含有酸化物結晶が析出、分散してなることを特
徴とするセラミック生体部材。 - 【請求項２】前記ＴｉまたはＭｇ含有酸化物結晶が０．
５体積％以上析出、分散してなることを特徴とする請求
項１記載セラミック生体部材。 - 【請求項３】前記アルミナ結晶の粒界に、Ｚｒ、Ｈｆ、
第３ａ族元素のうちの少なくとも１種を含有する酸化物
が存在することを特徴とする請求項１または２記載セラ
ミック生体部材。 - 【請求項４】前記Ｚｒ、Ｈｆ、第３ａ族元素のうちの少
なくとも１種を含有する酸化物が結晶であり、前記アル
ミナ結晶の粒界に分散してなることを特徴とする請求項
３記載セラミック生体部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27095299A JP3769427B2 (ja) | 1999-09-24 | 1999-09-24 | セラミック生体部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27095299A JP3769427B2 (ja) | 1999-09-24 | 1999-09-24 | セラミック生体部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001087374A true JP2001087374A (ja) | 2001-04-03 |
| JP3769427B2 JP3769427B2 (ja) | 2006-04-26 |
Family
ID=17493315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27095299A Expired - Fee Related JP3769427B2 (ja) | 1999-09-24 | 1999-09-24 | セラミック生体部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3769427B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005211354A (ja) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Kyocera Corp | 生体部材及びその製造方法並びに人工関節 |
| KR101556899B1 (ko) | 2014-05-30 | 2015-10-05 | 주식회사 엠앤씨덴탈 | 강도가 우수한 인조치아용 세라믹 잉곳 및 그 제조방법 |
| KR101556902B1 (ko) | 2014-05-30 | 2015-10-05 | 주식회사 엠앤씨덴탈 | 내구성이 우수한 인조치아용 세라믹 잉곳 및 그 제조방법 |
| CN112919888A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-06-08 | 华南理工大学 | 一种表面涂覆ha的氧化铝陶瓷及其制备方法 |
-
1999
- 1999-09-24 JP JP27095299A patent/JP3769427B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005211354A (ja) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Kyocera Corp | 生体部材及びその製造方法並びに人工関節 |
| KR101556899B1 (ko) | 2014-05-30 | 2015-10-05 | 주식회사 엠앤씨덴탈 | 강도가 우수한 인조치아용 세라믹 잉곳 및 그 제조방법 |
| KR101556902B1 (ko) | 2014-05-30 | 2015-10-05 | 주식회사 엠앤씨덴탈 | 내구성이 우수한 인조치아용 세라믹 잉곳 및 그 제조방법 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3769427B2 (ja) | 2006-04-26 |
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