JP3261009B2 - Biological implant - Google Patents

Biological implant

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はセラミックスからなる歯
科用インプラント、或いは整形用骨内インプラント等の
生体インプラントに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a biological implant such as a dental implant or an orthopedic intraosseous implant made of ceramics.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、人体の硬組織内に人工材料よ
りなるインプラントを埋入する治療法が用いられてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method of implanting an implant made of an artificial material into a hard tissue of a human body has been used.

【0003】例えば、歯科用インプラントでは、病気、
疾病、事故等により脱落した歯牙を人工歯で置換するた
めに、顎骨内にインプラントを埋入植立し、この上部に
人工歯冠を装着するようになっている。このような歯科
用インプラントでは、 コバルト・クロム合金、チタン合金、鉄・ニッケル・
クロム合金などの金属材料、 単結晶サファイア、ハイドロキシアパタイトなどのセ
ラミックス材料などが用いられている。しかしの金属
材料は、体液や血液などで金属がイオン化され、生体の
軟組織に悪影響を与えることが多い。近年このような点
から生体内で安定なのようなセラミックスが使われる
ことが多くなっているが、術後に医療用のX線を透過す
ることから特公昭51−39654等で示される通りア
ルミナにY 2O3 等の添加物を加えてX線の非透過性を付
与することが試みられてきた。
For example, in dental implants, diseases,
In order to replace a tooth that has fallen off due to a disease or accident with an artificial tooth, an implant is implanted and implanted in the jaw bone, and an artificial crown is mounted on the upper part of the implant. Such dental implants include cobalt chromium alloys, titanium alloys, iron nickel
Metal materials such as chromium alloys and ceramic materials such as single crystal sapphire and hydroxyapatite are used. However, such metal materials are often ionized by body fluids, blood, and the like, and often have an adverse effect on soft tissues of a living body. In recent years, ceramics that are stable in the living body have been used from this point, but since they transmit medical X-rays after surgery, they are converted to alumina as shown in JP-B-51-39654. Attempts have been made to add X-ray opacity by adding additives such as Y 2 O 3 .

【0004】[0004]

【従来技術の課題】しかしながら、上記従来技術には以
下のような問題点があった。すなわち、Y 2O3 等を添加
した従来のアルミナにおいて、Y 2O3 の添加量が少なか
ったのでX線非透過性が低く、造影が不十分であった。
However, the above prior art has the following problems. That is, in the conventional alumina to which Y 2 O 3 or the like was added, the amount of added Y 2 O 3 was small, so that the X-ray opacity was low and the contrast was insufficient.

【0005】また従来のセラミック製インプラント材料
はいずれも難削材であり、ねじを形成したり、後加工で
寸法や形状を微調整するのが容易でないという問題点が
あった。
Further, conventional ceramic implant materials are all difficult-to-cut materials, and there is a problem that it is not easy to form a screw or to finely adjust the size or shape by post-processing.

【0006】その他、熱伝導率が大きめであったので、
例えば歯科インプラントの場合、熱い飲み物や食べ物を
口に入れた時に神経組織への刺激が大きいという不具合
があり、さらに不透明な材料であるので、術中に患部を
透視できず、視野が充分確保できないことがあった。
[0006] In addition, since the thermal conductivity was rather large,
For example, in the case of dental implants, there is a problem that irritation to nerve tissue is large when hot drinks and foods are put in the mouth, and because it is an opaque material, it is not possible to see through the affected part during surgery and it is not possible to secure sufficient visual field was there.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記のような従来技術の
課題を解決するため、本発明はイットリア・アルミニウ
ム・ガーネットの結晶を主体とするセラミックスにより
構成した部材を具備してなる生体インプラントを提供す
るものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention provides a biological implant including a member made of ceramics mainly composed of yttria aluminum garnet crystals. Is what you do.

【0008】また、本発明の生体インプラントにおい
て、加工性と強度のバランスを保ち、さらに摺動性を良
くするため上記イットリア・アルミニウム・ガーネット
の結晶を主体とするセラミックスの平均粒子径を3〜1
00μm の範囲とした。
In the biological implant of the present invention, the average particle diameter of the ceramic mainly composed of yttria aluminum garnet crystals is 3 to 1 in order to maintain a balance between workability and strength and to improve slidability.
It was in the range of 00 μm.

【0009】[0009]

【作用】本発明の生体インプラントは、所望部材をイッ
トリア・アルミニウム・ガーネット(以下、YAGと略
称する)の結晶を主体とするから構成したことにより、 Y 2O3 を含有量するのでX線非透過性が大きいので造
影が明瞭となる、 熱伝導率が小さく、神経組織への刺激が少ない、 透明度を持たせれば、術中に患部を透視できる、 加工性が良く、異型品の制作も可能である、という作
用を有する。
The bioimplant of the present invention is composed of mainly yttria aluminum garnet (hereinafter abbreviated as YAG) crystals as the desired member and contains Y 2 O 3 , so that X-ray non- High permeability allows clear contrast, low thermal conductivity, low stimulation of nerve tissue, transparency allows the affected part to be seen during surgery, good workability, and the production of irregular products There is an effect that there is.

【0010】また、YAGセラミックスは加工性が非常
に良く、例えばねじ式の人工歯根のねじ部分を加工した
り異型加工が容易であるが、粒子径を3〜100μm と
小さい範囲としたことにより、強度も比較的大きく保た
れている。そして粒子径が3〜100μm の範囲と小さ
くすれば摺動性も良い。
Further, YAG ceramics have very good workability, for example, it is easy to machine a screw portion of a screw-type artificial tooth or to form a deformed shape, but by setting the particle diameter to a small range of 3 to 100 μm, The strength is also kept relatively high. If the particle size is as small as 3 to 100 μm, the slidability is good.

【0011】なお、上記YAGセラミックスは、多結
晶、単結晶のどちらでも構わない。
The YAG ceramic may be either polycrystalline or single crystal.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。図
1は、本発明の生体インプラントとしてのヒンジ型の人
工指関節Fを示す。
Embodiments of the present invention will be described below in detail. FIG. 1 shows a hinge type artificial finger joint F as a biological implant of the present invention.

【0013】第1部材1、第2部材2はともに上述のよ
うなYAGセラミックスから構成され、これら第1部材
および第2部材を回動自在に連結するジョイント2はポ
リエチレンなどの合成樹脂よりなる。
The first member 1 and the second member 2 are both made of the above-described YAG ceramics, and the joint 2 for rotatably connecting the first member and the second member is made of a synthetic resin such as polyethylene.

【0014】この人工指関節Fは、YAGセラミックス
からなる第1部材1、第2部材2の加工性が良いことか
ら骨髄腔の形状に合わせて部材を適宜形状に後加工でき
骨との緩みを未然に防止することができる。また慴動性
も良好であることからヒンジ部分の摩耗量も少なく摩耗
粉による生体への悪影響を防ぐことができる。
In this artificial finger joint F, since the first member 1 and the second member 2 made of YAG ceramics have good workability, the members can be post-processed into an appropriate shape in accordance with the shape of the medullary cavity, and the looseness with the bone can be prevented. It can be prevented beforehand. In addition, since the sliding property is good, the amount of wear at the hinge portion is small, and the adverse effect on the living body due to the wear powder can be prevented.

【0015】図2は、本発明の生体インプラントしてY
AGセラミックスからなる歯科インプラントDを示し、
この歯科インプラントDは円柱状のポスト部Pの下方の
歯根部Sにダイヤモンド工具を用いてネジ溝Nを後加工
によって容易に形成したものであり、また透光性である
ことから術中の患部の様子が材料を透かしてみることも
でき、患者の患部の形状に応じた形状に容易に後加工で
きること、或いは熱伝導率が小さい為に熱などの刺激が
神経組織に伝わりにくく例えば、歯科用インプラント等
において熱い飲み物や食品を口に入れた時に歯にしみる
ような刺激を少なくすることが出来る等の特徴を有して
いる。
FIG. 2 shows a biological implant according to the present invention.
Shows a dental implant D made of AG ceramics,
This dental implant D is one in which a thread groove N is easily formed by post-processing using a diamond tool in a root S below a cylindrical post P, and is translucent. The appearance can be seen through the material, and it can be easily post-processed into a shape corresponding to the shape of the affected part of the patient, or because heat conductivity is small, stimulation such as heat is hardly transmitted to nerve tissue, for example, dental implants And the like, when hot drinks or foods are put into the mouth, the irritation of the teeth can be reduced.

【0016】実験例1 重量パーセントで酸化アルミニウム42.9%と酸化イ
ットリウム57.1%を混合し、水を加え粉砕、平均粒
度(D50)を2.0μm 以下とした後に、バインダー
を加え攪拌、スプレードライヤーにて造粒した。この顆
粒を1000〜1400℃で仮焼した後、再度粉砕を行
いバインダーを加えてスラリーとしスプレードライヤー
にて造粒した。この造粒体を金型プレスにて成形した
後、真空炉にて1600℃〜1850℃にて、真空中で
焼成しYAGセラミックスを得た。
EXPERIMENTAL EXAMPLE 1 42.9% of aluminum oxide and 57.1% of yttrium oxide were mixed at 1 % by weight, pulverized by adding water, and adjusted to an average particle size (D50) of 2.0 μm or less. Granulated with a spray dryer. After the granules were calcined at 1000 to 1400 ° C., they were pulverized again, a binder was added to make a slurry, and the slurry was granulated by a spray dryer. After the granules were formed by a mold press, they were fired in a vacuum furnace at 1600 ° C. to 1850 ° C. in vacuum to obtain YAG ceramics.

【0017】出来上がったYAGセラミックスは一般的
に透光性を有する。しかしながら必ずしも透光性は要件
ではない。又、本成形においては金型プレスで成形して
いるが、例えばラバープレスなどの成形法を用いても良
いし、或いは鋳込み成形法など一般的セラミックスの成
形法を使用することも可である。作製した試料の諸特性
を計測すると表1の如くであった。
The finished YAG ceramic generally has a light-transmitting property. However, translucency is not always a requirement. In this molding, the molding is performed by a die press. However, a molding method such as a rubber press may be used, or a general ceramic molding method such as a casting molding method may be used. Table 1 shows the measured properties of the prepared sample.

【0018】[0018]

【表1】 [Table 1]

【0019】この表はYAGと99.9%アルミナを比
較したものであるが、曲げ強度は若干アルミナに比べ劣
るものの実用上問題ない領域でありビッカース硬度が低
い為に焼結後の異型への加工がアルミナに比べ容易であ
り、さらに熱伝導率が小さい為に熱などの刺激が神経組
織に伝わりにくく例えば、歯科用インプラント等におい
て冷凍品や熱い食品を食べた時に歯にしみるような刺激
を少なくすることが出来る。又耐薬品性も、硫酸、硝酸
に対しほぼ同等レベルであり、耐カ性ソーダに対しては
1桁違う耐性を有している。
This table compares YAG with 99.9% alumina. The bending strength is slightly inferior to that of alumina but is in a practically acceptable range. Processing is easier than alumina, and thermal conductivity is low, so that heat and other stimuli are not easily transmitted to nerve tissue. Can be reduced. The chemical resistance is almost the same level to sulfuric acid and nitric acid, and has an order of magnitude higher resistance to sodium hydroxide.

【0020】さらに単結晶サファイアのようい透光性を
もたせることも可能であり、術中の患部の様子が材料を
透かしてみることもできる。また、開気孔のボイドを焼
結条件を変えることにより多くすることもでき、それほ
ど材料強度の必要がないところでは生体組織との結合を
強化することができる。
Further, it is possible to provide a light-transmitting property like single-crystal sapphire, and it is possible to see through the material the state of the affected part during the operation. Further, the number of voids in the open pores can be increased by changing the sintering conditions, and the bonding with the living tissue can be strengthened where the material strength is not so required.

【0021】実験例2 実施例1のYAGセラミックスの製造方法において、焼
成温度及びキープ時間を表2に示すように変えて、表2
に示すような平均粒子径のセラミックスからなる円柱状
の歯科インプラントを作成した。
Experimental Example 2 In the method for producing YAG ceramics of Example 1, the firing temperature and the keeping time were changed as shown in Table 2, and Table 2 was used.
A cylindrical dental implant made of ceramics having an average particle diameter as shown in Table 1 was prepared.

【0022】[0022]

【表2】 [Table 2]

【0023】これらの歯科インプラントについて、まず
ビッカース硬度と曲げ強度を測定した。その結果を表2
に示す。
For these dental implants, first, Vickers hardness and bending strength were measured. Table 2 shows the results.
Shown in

【0024】また、上記歯科インプラントについて、円
柱の下端部周囲にダイヤモンド工具によってねじ切り加
工を行い図2に示すような歯科インプラントDを作製し
た、その加工し易さを肉眼で観察し評価した。その結果
を表2に示す。
Further, the above-mentioned dental implant was subjected to thread cutting around the lower end of the cylinder with a diamond tool to produce a dental implant D as shown in FIG. 2. The easiness of the machining was visually observed and evaluated. Table 2 shows the results.

【0025】さらに、この歯科インプラントDを軸中心
に回転させ、その上端面を固定した板状の高分子ポリエ
チレンに摺動させた。これを長時間続け、高分子ポリエ
チレン板側の摩耗状況を肉眼で観察した。その結果を表
2に示す。
Further, this dental implant D was rotated about an axis, and was slid on a plate-shaped high-molecular polyethylene having a fixed upper end surface. This was continued for a long time, and the abrasion on the high-molecular polyethylene plate side was visually observed. Table 2 shows the results.

【0026】なお、最後の慴動性実験は、歯科インプラ
ントDに必要な特性を確認するためのものではないが、
例えば人工指関節Fなどに本発明の材料を用いた場合の
ヒンジ結合部分での慴動性がどのようになるかを推測す
るためのものであった。
The final sliding test is not for confirming the characteristics required for the dental implant D.
For example, it was for estimating the sliding property at the hinge joint when the material of the present invention was used for the artificial finger joint F or the like.

【0027】表2から明らかなように、YAGセラミッ
クスの平均粒径が3μm 〜100μm の場合、強度、加
工性、慴動性ともに良好であり、そのうち5μm 〜30
μmの場合が強度等の点を総合的に考えて結果が特に良
かった。これに対して平均粒径が3μm より小さい場
合、加工性に難があり、他方平均粒径が100μm より
大きいと強度と慴動性があまり良くなかった。
As is clear from Table 2, when the average particle size of the YAG ceramics is 3 μm to 100 μm, the strength, workability and sliding properties are good, and among them, 5 μm to 30 μm.
In the case of μm, the results were particularly good considering the points such as strength. On the other hand, when the average particle size was smaller than 3 μm, workability was difficult, while when the average particle size was larger than 100 μm, strength and sliding property were not so good.

【0028】以上より、本発明の生体インプラントを構
成するYAGセラミックスの平均粒径としては3μm 〜
100μm が望ましく、その中でも特に5〜30μm が
より好ましいことが判った。
As described above, the average particle size of the YAG ceramics constituting the biological implant of the present invention is 3 μm to 3 μm.
It has been found that the thickness is desirably 100 μm, and particularly preferably 5 to 30 μm.

【0029】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、人工足関節、人工肩関節、骨螺子、人工頭
蓋骨、生体端子としての生体内外開通部材などの生体イ
ンプラントをも構成することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but may also be applied to a biological implant such as an artificial ankle joint, an artificial shoulder joint, a bone screw, an artificial skull, or a living / external opening member as a biological terminal. Can be.

【0030】[0030]

【発明の効果】叙上のように本発明の生体インプラント
は所望部材がYAGセラミックスから構成されるので、 イットリアを含有しX線非透過性があるのでX線検査
によってインプラントの部位が明確に確認出来る、 YAGセラミックスであるので熱伝導率が小さく、周
囲の神経組織への刺激が小さい、 一般的なセラミックスの欠点である不透明性を無くせ
ば、術中の患部を透視できる、 加工性が高く、異型品の制作が容易である、 耐薬品性にすぐれている、といった多くの優れた効果
を奏するものである。
As described above, since the desired member of the biological implant of the present invention is made of YAG ceramics, it contains yttria and is non-transparent to X-rays, so that the site of the implant is clearly confirmed by X-ray inspection. YAG ceramics have low thermal conductivity and little irritation to the surrounding nerve tissue because they are YAG ceramics. By eliminating the opacity, which is a drawback of general ceramics, it is possible to see through the affected area during surgery. It has many excellent effects, such as easy production of products and excellent chemical resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明実施例の生体インプラントとしての人工
指関節の側面図である。
FIG. 1 is a side view of an artificial finger joint as a biological implant according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明実施例の生体インプラントとしての歯科
インプラントの側面図である。
FIG. 2 is a side view of a dental implant as a biological implant according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1部材 2 第2部材 3 ジュイント部 F 人工指関節 D 歯科インプラント P ポスト部 S 歯根部 N ネジ溝 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st member 2 2nd member 3 Juint part F Artificial finger joint D Dental implant P Post part S Root part N Thread

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 イットリア・アルミニウム・ガーネット
の結晶を主体とするセラミックスにより構成した部材を
具備してなる生体インプラント。
1. A biological implant comprising a member made of ceramics mainly composed of yttria aluminum garnet crystals.
【請求項2】 上記セラミックスの平均粒径が3〜10
0μm の範囲内であることを特徴とする請求項1の生体
インプラント。
2. The ceramic according to claim 1, wherein said ceramic has an average particle size of 3 to 10.
The biological implant according to claim 1, wherein the thickness is within a range of 0 µm.
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