JP2931906B2 - 生体補綴用セラミックス - Google Patents
生体補綴用セラミックスInfo
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- JP2931906B2 JP2931906B2 JP1292928A JP29292889A JP2931906B2 JP 2931906 B2 JP2931906 B2 JP 2931906B2 JP 1292928 A JP1292928 A JP 1292928A JP 29292889 A JP29292889 A JP 29292889A JP 2931906 B2 JP2931906 B2 JP 2931906B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は生体の組織の一部を置換したり補綴する為に
用いる生体補綴用セラミックスに関するものである。
用いる生体補綴用セラミックスに関するものである。
従来から、Al2O3多結晶体、Al2O3単結晶体が人工骨、
人工関節、人工歯根などに応用されてきた。又、最近
は、ZrO2多結晶体も同様の目的で開発されている。
人工関節、人工歯根などに応用されてきた。又、最近
は、ZrO2多結晶体も同様の目的で開発されている。
そして、このようなセラミックスの人工歯根、人工
骨、人工関節はステンレス鋼、Co−Cr合金などにより作
られた以前のものに比べて、生体親和性、摺動特性（人
工関節に応用された場合）、審美性（人工歯根などに応
用された場合）の面ですぐれたものであることが、実験
室的にも、臨床的にも示されてきた。
骨、人工関節はステンレス鋼、Co−Cr合金などにより作
られた以前のものに比べて、生体親和性、摺動特性（人
工関節に応用された場合）、審美性（人工歯根などに応
用された場合）の面ですぐれたものであることが、実験
室的にも、臨床的にも示されてきた。
しかしながら、これらの生体補綴用セラミックスとい
えども以下に詳述する様な、多くの改善されるべき問題
点がある。即ち、Al2O3多結晶体、単結晶は、化学的に
極めて安定でしかも、生体親和性にすぐれているが、靱
性に乏しく、応用部位によっては、強度的信頼性が十分
ではなかった。又、生体に比し、ヤング率が高すぎる事
も、生体補綴部材としては好ましくなかった。
えども以下に詳述する様な、多くの改善されるべき問題
点がある。即ち、Al2O3多結晶体、単結晶は、化学的に
極めて安定でしかも、生体親和性にすぐれているが、靱
性に乏しく、応用部位によっては、強度的信頼性が十分
ではなかった。又、生体に比し、ヤング率が高すぎる事
も、生体補綴部材としては好ましくなかった。
一方、ZrO2多結晶体は、こういった問題点を克服する
ものとして、期待されている。事実このセラミックスは
Al2O3多結晶体、単結晶体に比し、靱性にすぐれ、強度
的信頼性は大幅に改善されている。又、ヤング率もAl2O
3多結晶体、単結晶体の約半分である。
ものとして、期待されている。事実このセラミックスは
Al2O3多結晶体、単結晶体に比し、靱性にすぐれ、強度
的信頼性は大幅に改善されている。又、ヤング率もAl2O
3多結晶体、単結晶体の約半分である。
半面、化学的安定性、生体親和性の点ではAl2O3多結
晶体、単結晶体に劣る。又、人工関節などの摺動面に応
用された場合、硬度が低すぎて、傷が付きやすいという
問題点がある。
晶体、単結晶体に劣る。又、人工関節などの摺動面に応
用された場合、硬度が低すぎて、傷が付きやすいという
問題点がある。
上記に鑑みて、Al2O3多結晶体、単結晶体、ZrO2多結
晶体の各々の長所を活用し、短所を改善すべく、Al
2O3，ZrO2，Y2O3などを混合した生体補綴用セラミック
スを開発した。
晶体の各々の長所を活用し、短所を改善すべく、Al
2O3，ZrO2，Y2O3などを混合した生体補綴用セラミック
スを開発した。
（実施例１） モル％でAl2O320％、ZrO277％、Y2O3２％の化学組成
のセラミックスとなる様に配合された原料粉末を、CIP
成形した後、1400〜1450℃で常圧焼成し、1425℃、2000
kgf/cm2の条件でHIP処理をほどこした。これから、3mm
×2.5mm×15mmの試験片をダイヤモンド砥石により切り
出し、アルキメデス法による密度、３点曲げ試験法によ
る抗折強度、ビッカース硬度、超音波パルス法によるヤ
ング率を評価した。結果は第１表に示した。
のセラミックスとなる様に配合された原料粉末を、CIP
成形した後、1400〜1450℃で常圧焼成し、1425℃、2000
kgf/cm2の条件でHIP処理をほどこした。これから、3mm
×2.5mm×15mmの試験片をダイヤモンド砥石により切り
出し、アルキメデス法による密度、３点曲げ試験法によ
る抗折強度、ビッカース硬度、超音波パルス法によるヤ
ング率を評価した。結果は第１表に示した。
（実施例２） モル％で、Al2O382％、ZrO218％の化学組成となる様
に配合された原料粉末を金型成形した後、1400〜1450℃
で常圧焼成し、1425℃、2000kgf/cm2の条件でHIP処理を
ほどこした。
に配合された原料粉末を金型成形した後、1400〜1450℃
で常圧焼成し、1425℃、2000kgf/cm2の条件でHIP処理を
ほどこした。
得られた焼結体より3mm×2.5mm×15mmの試験片を切り
出し、実施例１と全く同様な方法で密度、抗折強度、ビ
ッカース硬度、ヤング率を評価した。結果は第１表に示
した。
出し、実施例１と全く同様な方法で密度、抗折強度、ビ
ッカース硬度、ヤング率を評価した。結果は第１表に示
した。
又、比較の為、従来のAl2O3多結晶体、Al2O3単結晶
体、ZrO2多結晶体についても、実施例１と同一形状の試
験片を作り、特性を評価した。これを各々、比較例1,2,
3として第１表に示した。
体、ZrO2多結晶体についても、実施例１と同一形状の試
験片を作り、特性を評価した。これを各々、比較例1,2,
3として第１表に示した。
（実施例３） 第１表の結果から明らかなごとく、Al2O3，ZrO2，Y2O
3を混合したセラミックス（実施例1,2）においては、従
来のAl2O3多結晶体、Al2O3単結晶体、ZrO2多結晶体（各
々、比較例1,2,3）のもつ、生体補綴部材用セラミック
スとしての問題点の解決が期待される。
3を混合したセラミックス（実施例1,2）においては、従
来のAl2O3多結晶体、Al2O3単結晶体、ZrO2多結晶体（各
々、比較例1,2,3）のもつ、生体補綴部材用セラミック
スとしての問題点の解決が期待される。
そこで、Al2O3，ZrO2，Y2O3の組成を変えたセラミッ
クスを試作し、密度、抗折強度、ヤング率、ビッカーズ
硬度、破壊靱性値を調べた。又、同時に生体親和性の評
価の為、3mmφ×6mmの円柱上の試験片を作り、家兎の大
腿骨に埋入し、４週間後に屠殺し、硬組織標本を作製
し、トルイジンブルー染色標本を光顕的に観察し、セラ
ミックの周囲に形成される結合組織膜の厚さと量で、生
体親和性を評価した。
クスを試作し、密度、抗折強度、ヤング率、ビッカーズ
硬度、破壊靱性値を調べた。又、同時に生体親和性の評
価の為、3mmφ×6mmの円柱上の試験片を作り、家兎の大
腿骨に埋入し、４週間後に屠殺し、硬組織標本を作製
し、トルイジンブルー染色標本を光顕的に観察し、セラ
ミックの周囲に形成される結合組織膜の厚さと量で、生
体親和性を評価した。
又、セラミックとUHMWPE（超高分子量ポリエチレン）
との摩擦摩耗特性を調べるべく、40mmφ×6mmのセラミ
ック円板の片面を鏡面研磨した試験片と、9mmφ×13mm
のUHMWPEの試験片を作り、37℃疑似人体液中で荷重20kg
f、速度1Hzの条件で往復動によるピン オン フラット
摩擦摩耗試験を行った。そして、20万回終了時の摩擦計
数と摩耗量を評価した。尚、摩耗量はUHMWPEの重量変化
率でもって示した。試験片は第２表に示す10種（比較例
4,5,6,7と実施例３−１〜３−６）の化学組成となる様
な原料粉末をCIP成形し、1300℃〜1450℃で常圧焼成し
た後、1300〜1450℃、2000kgf/mm2の条件でHIP処理した
材料から、ダイヤモンド砥石により研削加工にして製作
された。
との摩擦摩耗特性を調べるべく、40mmφ×6mmのセラミ
ック円板の片面を鏡面研磨した試験片と、9mmφ×13mm
のUHMWPEの試験片を作り、37℃疑似人体液中で荷重20kg
f、速度1Hzの条件で往復動によるピン オン フラット
摩擦摩耗試験を行った。そして、20万回終了時の摩擦計
数と摩耗量を評価した。尚、摩耗量はUHMWPEの重量変化
率でもって示した。試験片は第２表に示す10種（比較例
4,5,6,7と実施例３−１〜３−６）の化学組成となる様
な原料粉末をCIP成形し、1300℃〜1450℃で常圧焼成し
た後、1300〜1450℃、2000kgf/mm2の条件でHIP処理した
材料から、ダイヤモンド砥石により研削加工にして製作
された。
結果は全て第２表に示されている。
先ず、Al2O3，ZrO2の組織からなる実施例３−1,3−2,
3−3,と比較例4,5について、諸特性とAl2O3／ZrO2のモ
ル比の関係を検討すると、Al2O3／ZrO2のモル比が2.33
〜9.00の範囲ならば、総合的に見て比較例１〜３の従来
品に比べて、顕著な改善が認められる。即ち、この範囲
において従来のZrO2多結晶体と同等レベルの抗折強度、
破壊靱性値が維持されながら、ビッカース硬度が上が
り、鏡面部が傷つきがたくなっている。又、生体親和性
は、従来のZrO2多結晶体に比べ大幅に改善されている。
これはAl2O3の存在及び、Y2O3の除去の効果と考えられ
る。しかも、摩擦摩耗特性も、Al2O3多結晶体より改善
されている。
3−3,と比較例4,5について、諸特性とAl2O3／ZrO2のモ
ル比の関係を検討すると、Al2O3／ZrO2のモル比が2.33
〜9.00の範囲ならば、総合的に見て比較例１〜３の従来
品に比べて、顕著な改善が認められる。即ち、この範囲
において従来のZrO2多結晶体と同等レベルの抗折強度、
破壊靱性値が維持されながら、ビッカース硬度が上が
り、鏡面部が傷つきがたくなっている。又、生体親和性
は、従来のZrO2多結晶体に比べ大幅に改善されている。
これはAl2O3の存在及び、Y2O3の除去の効果と考えられ
る。しかも、摩擦摩耗特性も、Al2O3多結晶体より改善
されている。
次に、Al2O3，ZrO2，Y2O3の組成からなり、Y2O3／ZrO
2のモル比が約0.031の実施例３−4,3−5,3−６と比較例
6,7について、諸特性とAl2O3／ZrO2のモル比の関係に注
目して検討したところ、Al2O3／ZrO2のモル比が0.115〜
0.442の範囲で、比較例１〜３で示される従来の生体補
綴用セラミックスに比べ、諸特性の大幅な向上が認めら
れた。
2のモル比が約0.031の実施例３−4,3−5,3−６と比較例
6,7について、諸特性とAl2O3／ZrO2のモル比の関係に注
目して検討したところ、Al2O3／ZrO2のモル比が0.115〜
0.442の範囲で、比較例１〜３で示される従来の生体補
綴用セラミックスに比べ、諸特性の大幅な向上が認めら
れた。
とりわけ、抗折強度、破壊靱性値の向上は顕著であ
る。この範囲では、生体親和性がAl2O3多結晶体より、
若干見劣りするが、それを補って余りある改善である。
又、摩擦摩耗特性も従来品と同等以上である。
る。この範囲では、生体親和性がAl2O3多結晶体より、
若干見劣りするが、それを補って余りある改善である。
又、摩擦摩耗特性も従来品と同等以上である。
〔発明の効果〕 途上の様に、Al2O3−ZrO2系生体補綴用セラミックス
において、Al2O3／ZrO2のモル比を2.33〜9.00に保った
場合に生体補正用セラミックスとしての諸特性の改善が
確認された。又、Al2O3−ZrO2−Y2O3系生体補綴用セラ
ミックスにおいてAl2O3／ZrO2のモル比を0.115〜0.442
に保った場合にも生体補綴用セラミックスとしての諸特
性の改善が確認された。
において、Al2O3／ZrO2のモル比を2.33〜9.00に保った
場合に生体補正用セラミックスとしての諸特性の改善が
確認された。又、Al2O3−ZrO2−Y2O3系生体補綴用セラ
ミックスにおいてAl2O3／ZrO2のモル比を0.115〜0.442
に保った場合にも生体補綴用セラミックスとしての諸特
性の改善が確認された。
したがって、この範囲の化学組成の生体補綴用セラミ
ックスを、人工骨、人工関節、人工歯根などに応用する
ならば、旧来のステンレス鋼、Co−Cr合金のそれと比較
すれば、もちろん現行のAl2O3多結晶体Al2O3単結晶体、
ZrO2多結晶体に比べても、大幅な治療成績の向上が望め
る。
ックスを、人工骨、人工関節、人工歯根などに応用する
ならば、旧来のステンレス鋼、Co−Cr合金のそれと比較
すれば、もちろん現行のAl2O3多結晶体Al2O3単結晶体、
ZrO2多結晶体に比べても、大幅な治療成績の向上が望め
る。
Claims (2)
- 【請求項１】Al2O3およびZrO2の組成から成り、Al2O3／
ZrO2のモル比が2.33〜9.00の範囲にある生体補綴用セラ
ミックス。 - 【請求項２】Al2O3，ZrO2及びY2O3の組成から成り、Al2
O3／ZrO2のモル比が0.115〜0.442の範囲にある生体補綴
用セラミックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1292928A JP2931906B2 (ja) | 1989-11-10 | 1989-11-10 | 生体補綴用セラミックス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1292928A JP2931906B2 (ja) | 1989-11-10 | 1989-11-10 | 生体補綴用セラミックス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03151978A JPH03151978A (ja) | 1991-06-28 |
| JP2931906B2 true JP2931906B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=17788223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1292928A Expired - Fee Related JP2931906B2 (ja) | 1989-11-10 | 1989-11-10 | 生体補綴用セラミックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2931906B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1679089A4 (en) | 2003-10-30 | 2009-11-04 | Kyocera Corp | BIOLOGICAL ELEMENT AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE |
| JP4721635B2 (ja) * | 2003-10-30 | 2011-07-13 | 京セラ株式会社 | 生体部材及びそれを用いた人工関節並びに生体部材の製造方法 |
| JP4761749B2 (ja) * | 2004-09-29 | 2011-08-31 | 京セラ株式会社 | 生体部材およびそれを用いた人工関節 |
-
1989
- 1989-11-10 JP JP1292928A patent/JP2931906B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03151978A (ja) | 1991-06-28 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |