JP3747305B2 - 金属含浸ハイドロオキシアパタイトの製造方法 - Google Patents
金属含浸ハイドロオキシアパタイトの製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯科用インプラント材に用いられる金属含浸ハイドロオキシアパタイトの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハイドロオキシアパタイトは生体親和性に優れ、骨組織と強固に結合することが知られている。そのためハイドロオキシアパタイトはインプラント材として期待され各分野から多方面にわたって研究されてきたが、いまだに骨補填材や一部の人工歯根にしか実用化されていない。
【０００３】
この理由はハイドロオキシアパタイトの結晶が電子顕微鏡を使用しないと見えないほど小さく、又、融点より低い摂氏１３００度で熱分解が始まるため、完全な焼結体にすることができず、衝撃強度が低いからである。そこで衝撃強度を上げるため種々な方法が試みられてきた。
【０００４】
第１は、ハイドロオキシアパタイトでの人工歯根の径を直径５ミリメートルから７ミリメートル程度に太くする方法である。第２は、金属芯材にハイドロオキシアパタイトを盛り上げて焼成する方法である。第３は、金属芯材にハイドロオキシアパタイトを溶射する方法で、この溶射方法にはプラズマ溶射法やフレーム溶射法が存在する。
【０００５】
第４は、金属芯材の表面を陽極電解により酸化させ、表面にハイドロオキシアパタイトを析出した後焼成する方法であり、第５は、筒状に成形したハイドロオキシアパタイトを金属で補強する方法である。第６は、金属、セラミックなどの芯材にハイドロオキシアパタイトをレジンで接着する方法で、第７は、アルミナ系、ジルコニア系セラミックなどの芯材にハイドロオキシアパタイトと生体活性セラミックを混合、焼結する方法である。第８は、ハイドロオキシアパタイトに生体活性セラミック、アルミナ、ジルコニア系セラミック、繊維状アパタイト、ウイスカーなどを混合焼結する方法である。
【０００６】
しかし、上記方法には下記のような難点を有する。第１の方法は、直径を前記記載の径より小さくすると折れやすくなる。第２及至第５の方法では、衝撃を受けたとき、金属芯材には弾力性があり、ハイドロオキシアパタイトには、弾力性がほとんどないため、ハイドロオキシアパタイト層に亀裂や剥離がおこりやすく、やがて骨組織との結合を失ってしまう。
【０００７】
第６の方法は、レジンを用いるためレジン部分から細菌感染を起こしやすく、医学的に利用しがたい。第７及至第８の方法は、ハイドロオキシアパタイト緻密焼結体の２倍以上の機械的強度が得られるが、弾性がないため直径を細くすると破折しやすくなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、ハイドロオキシアパタイトに、金属の融点が摂氏１２００度以上のニッケルクロム合金、チタン及びチタン合金等の種々な金属を含浸させることにより、衝撃強度や弾性などの機械的強度を格段に向上させたハイドロオキシアパタイトの製造方法を提供し、活用範囲の広い強度あるインプラント材を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、ハイドロオキシアパタイト緻密焼結体顆粒を予備焼結して多孔質焼結体とし、これを耐熱耐圧容器の中に入れ、この多孔質焼結体を容器内部の低気圧に調節されたガス中で摂氏１０００度まで加熱し、この容器内部にアーク放電、高周波誘導などにより融解させた融点が摂氏１２００度以上の含浸させる金属を入れ、火薬の爆発力による瞬間的な高圧力によりハイドロオキシアパタイトに金属を含浸させることを特徴とする金属含浸ハイドロオキシアパタイトの製造方法とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施例と共に、発明の実施の形態について説明する。ハイドロオキシアパタイトに含浸する金属の融点が摂氏２００度以上の場合、時間を掛けてハイドロオキシアパタイトに金属を含浸させることができない。そこで火薬の爆発圧力を用いて瞬時にハイドロオキシアパタイトに金属を含浸させることになる。この種金属としては、陶材焼き付け用高溶タイプ金合金、ニッケルクロム合金、チタン合金、純チタン等がある。
【００１１】
高溶タイプ金合金の例で説明すれば、０．３及至０．４ミリメートルの大きさのハイドロオキシアパタイト緻密焼結体顆粒を平方センチメートルあたり５０ｋｇｆでプレスし、摂氏９００度で予備焼結して多孔質焼結体１とし、これを図３左端に示すように耐熱耐圧容器３の中に入れ、この耐熱耐圧容器３内部４の気圧を２００ｍｍＨｇに調節したアルゴンガス中で摂氏１０００度まで加熱する。
【００１２】
実施例ではアルゴンガスを用いているが、経済的理由からの選定であって、窒素ガス、ヘリウム、ネオンなどの不活性ガスの使用も考えられる。但し、金属によっては窒素ガスなどが使用できない場合もある。又気圧調節は低圧ほど金属含浸の効果が上がるが実施例では真空ポンプ３６の精度上２００ｍｍＨｇとなった。
【００１３】
この耐熱耐圧容器３内部４に、図１中央左に示されるようにアーク放電、高周波誘導などにより融解した金属１２（例えば融点が摂氏１３００度の高溶タイプ金合金）を入れる。続いて図１の右側に示されるように、火薬６（黒色火薬や綿火薬など）を爆発させ、この爆発力による瞬間的な高圧力によりハイドロオキシアパタイトに金属を含浸させるのである。この結果生じた金属含浸ハイドロオキシアパタイトの機械強度はハイドロオキシアパタイトのみの場合に比べて４及至５倍の強度を有していた。
【００１４】
図２は、爆発力を利用した金属含浸ハイドロオキシアパタイト製造装置の一例を示すもので、加熱用電気炉内３３部に耐熱耐圧ステンレス容器３２を設け、耐熱耐圧ステンレス容器３２には、気圧調整用の真空ポンプ３６とアルゴンガス供給部４２と、溶解金属供給用の黒鉛炉壷４３、及び爆発部４４が装備されている。以下この装置の利用方法を説明する。
【００１５】
まず耐熱耐圧ステンレス容器３２内に多孔質焼結体２４を入れ、取り外してあった爆発部４４をセラミック断熱材５３を介して連結ねじ４５にて耐熱耐圧ステンレス容器３２に取り付ける。その後アルゴンガス供給部４２からアルゴンガスを供給すると同時に真空ポンプ３６を作動させ、耐熱耐圧ステンレス容器３２内の圧力を２００ｍｍＨｇに調整する。この圧力調整はアルゴンガス供給部４２及び真空ポンプ３６に付設した開閉弁５１により行う。この状態で温度計５２により温度を観察しながら摂氏１０００度まで加熱を行う。
【００１６】
他方、黒鉛炉壺４３では、図３左方に示されるように高周波誘導コイル４６にて含浸金属が融解され、図３右方のように回転することにより、黒鉛炉壺４３内の熔解金属は、耐熱耐圧ステンレス容器３２内に注入される。続いて、爆発部４４に装填された粒状黒色火薬４７が爆発し、この爆発力によりタングステン製ピストン４８が押され、瞬間的な高圧力が生じ、ハイドロオキシアパタイトに金属を含浸させるのである。尚、図中４９は、冷却水によりバレル５０を冷却するための冷却装置である。
【００１７】
【発明の効果】
かようにしてできあがった金属含浸ハイドロオキシアパタイト１１は、図９に示すように、ハイドロキシアパタイト１３の多孔空隙に金属２が含浸した状態となり、機械的強度の極めて高いハイドロオキシアパタイト製のインプラント材を得ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】火薬の爆発力を利用した製造方法示す説明
【図２】爆発力利用のハイドロオキシアパタイト製造装置の説明
【図３】黒鉛炉壺部分の説明
【図４】金属含浸ハイドロオキシアパタイトの構造を示す概略斜視
【符号の説明】
１．．．．．多孔質焼結体
２．．．．．金属
３．．．．．耐熱耐圧容器
４．．．．．内部
５．．．．．ピストン
６．．．．．火薬
１１．．．．金属含浸ハイドロオキシアパタイト
１２．．．．融解した金属
１３．．．．ハイドロオキシアパタイト
３２．．．．耐熱耐圧ステンレス容器
３３．．．．加熱用電気炉
３６．．．．真空ポンプ
４２．．．．アルゴンガス供給部
４３．．．．黒鉛炉壺
４４．．．．爆発部
５１．．．．開閉弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯科用インプラント材に用いられる金属含浸ハイドロオキシアパタイトの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハイドロオキシアパタイトは生体親和性に優れ、骨組織と強固に結合することが知られている。そのためハイドロオキシアパタイトはインプラント材として期待され各分野から多方面にわたって研究されてきたが、いまだに骨補填材や一部の人工歯根にしか実用化されていない。
【０００３】
この理由はハイドロオキシアパタイトの結晶が電子顕微鏡を使用しないと見えないほど小さく、又、融点より低い摂氏１３００度で熱分解が始まるため、完全な焼結体にすることができず、衝撃強度が低いからである。そこで衝撃強度を上げるため種々な方法が試みられてきた。
【０００４】
第１は、ハイドロオキシアパタイトでの人工歯根の径を直径５ミリメートルから７ミリメートル程度に太くする方法である。第２は、金属芯材にハイドロオキシアパタイトを盛り上げて焼成する方法である。第３は、金属芯材にハイドロオキシアパタイトを溶射する方法で、この溶射方法にはプラズマ溶射法やフレーム溶射法が存在する。
【０００５】
第４は、金属芯材の表面を陽極電解により酸化させ、表面にハイドロオキシアパタイトを析出した後焼成する方法であり、第５は、筒状に成形したハイドロオキシアパタイトを金属で補強する方法である。第６は、金属、セラミックなどの芯材にハイドロオキシアパタイトをレジンで接着する方法で、第７は、アルミナ系、ジルコニア系セラミックなどの芯材にハイドロオキシアパタイトと生体活性セラミックを混合、焼結する方法である。第８は、ハイドロオキシアパタイトに生体活性セラミック、アルミナ、ジルコニア系セラミック、繊維状アパタイト、ウイスカーなどを混合焼結する方法である。
【０００６】
しかし、上記方法には下記のような難点を有する。第１の方法は、直径を前記記載の径より小さくすると折れやすくなる。第２及至第５の方法では、衝撃を受けたとき、金属芯材には弾力性があり、ハイドロオキシアパタイトには、弾力性がほとんどないため、ハイドロオキシアパタイト層に亀裂や剥離がおこりやすく、やがて骨組織との結合を失ってしまう。
【０００７】
第６の方法は、レジンを用いるためレジン部分から細菌感染を起こしやすく、医学的に利用しがたい。第７及至第８の方法は、ハイドロオキシアパタイト緻密焼結体の２倍以上の機械的強度が得られるが、弾性がないため直径を細くすると破折しやすくなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、ハイドロオキシアパタイトに、金属の融点が摂氏１２００度以上のニッケルクロム合金、チタン及びチタン合金等の種々な金属を含浸させることにより、衝撃強度や弾性などの機械的強度を格段に向上させたハイドロオキシアパタイトの製造方法を提供し、活用範囲の広い強度あるインプラント材を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、ハイドロオキシアパタイト緻密焼結体顆粒を予備焼結して多孔質焼結体とし、これを耐熱耐圧容器の中に入れ、この多孔質焼結体を容器内部の低気圧に調節されたガス中で摂氏１０００度まで加熱し、この容器内部にアーク放電、高周波誘導などにより融解させた融点が摂氏１２００度以上の含浸させる金属を入れ、火薬の爆発力による瞬間的な高圧力によりハイドロオキシアパタイトに金属を含浸させることを特徴とする金属含浸ハイドロオキシアパタイトの製造方法とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施例と共に、発明の実施の形態について説明する。ハイドロオキシアパタイトに含浸する金属の融点が摂氏２００度以上の場合、時間を掛けてハイドロオキシアパタイトに金属を含浸させることができない。そこで火薬の爆発圧力を用いて瞬時にハイドロオキシアパタイトに金属を含浸させることになる。この種金属としては、陶材焼き付け用高溶タイプ金合金、ニッケルクロム合金、チタン合金、純チタン等がある。
【００１１】
高溶タイプ金合金の例で説明すれば、０．３及至０．４ミリメートルの大きさのハイドロオキシアパタイト緻密焼結体顆粒を平方センチメートルあたり５０ｋｇｆでプレスし、摂氏９００度で予備焼結して多孔質焼結体１とし、これを図３左端に示すように耐熱耐圧容器３の中に入れ、この耐熱耐圧容器３内部４の気圧を２００ｍｍＨｇに調節したアルゴンガス中で摂氏１０００度まで加熱する。
【００１２】
実施例ではアルゴンガスを用いているが、経済的理由からの選定であって、窒素ガス、ヘリウム、ネオンなどの不活性ガスの使用も考えられる。但し、金属によっては窒素ガスなどが使用できない場合もある。又気圧調節は低圧ほど金属含浸の効果が上がるが実施例では真空ポンプ３６の精度上２００ｍｍＨｇとなった。
【００１３】
この耐熱耐圧容器３内部４に、図１中央左に示されるようにアーク放電、高周波誘導などにより融解した金属１２（例えば融点が摂氏１３００度の高溶タイプ金合金）を入れる。続いて図１の右側に示されるように、火薬６（黒色火薬や綿火薬など）を爆発させ、この爆発力による瞬間的な高圧力によりハイドロオキシアパタイトに金属を含浸させるのである。この結果生じた金属含浸ハイドロオキシアパタイトの機械強度はハイドロオキシアパタイトのみの場合に比べて４及至５倍の強度を有していた。
【００１４】
図２は、爆発力を利用した金属含浸ハイドロオキシアパタイト製造装置の一例を示すもので、加熱用電気炉内３３部に耐熱耐圧ステンレス容器３２を設け、耐熱耐圧ステンレス容器３２には、気圧調整用の真空ポンプ３６とアルゴンガス供給部４２と、溶解金属供給用の黒鉛炉壷４３、及び爆発部４４が装備されている。以下この装置の利用方法を説明する。
【００１５】
まず耐熱耐圧ステンレス容器３２内に多孔質焼結体２４を入れ、取り外してあった爆発部４４をセラミック断熱材５３を介して連結ねじ４５にて耐熱耐圧ステンレス容器３２に取り付ける。その後アルゴンガス供給部４２からアルゴンガスを供給すると同時に真空ポンプ３６を作動させ、耐熱耐圧ステンレス容器３２内の圧力を２００ｍｍＨｇに調整する。この圧力調整はアルゴンガス供給部４２及び真空ポンプ３６に付設した開閉弁５１により行う。この状態で温度計５２により温度を観察しながら摂氏１０００度まで加熱を行う。
【００１６】
他方、黒鉛炉壺４３では、図３左方に示されるように高周波誘導コイル４６にて含浸金属が融解され、図３右方のように回転することにより、黒鉛炉壺４３内の熔解金属は、耐熱耐圧ステンレス容器３２内に注入される。続いて、爆発部４４に装填された粒状黒色火薬４７が爆発し、この爆発力によりタングステン製ピストン４８が押され、瞬間的な高圧力が生じ、ハイドロオキシアパタイトに金属を含浸させるのである。尚、図中４９は、冷却水によりバレル５０を冷却するための冷却装置である。
【００１７】
【発明の効果】
かようにしてできあがった金属含浸ハイドロオキシアパタイト１１は、図９に示すように、ハイドロキシアパタイト１３の多孔空隙に金属２が含浸した状態となり、機械的強度の極めて高いハイドロオキシアパタイト製のインプラント材を得ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】火薬の爆発力を利用した製造方法示す説明
【図２】爆発力利用のハイドロオキシアパタイト製造装置の説明
【図３】黒鉛炉壺部分の説明
【図４】金属含浸ハイドロオキシアパタイトの構造を示す概略斜視
【符号の説明】
１．．．．．多孔質焼結体
２．．．．．金属
３．．．．．耐熱耐圧容器
４．．．．．内部
５．．．．．ピストン
６．．．．．火薬
１１．．．．金属含浸ハイドロオキシアパタイト
１２．．．．融解した金属
１３．．．．ハイドロオキシアパタイト
３２．．．．耐熱耐圧ステンレス容器
３３．．．．加熱用電気炉
３６．．．．真空ポンプ
４２．．．．アルゴンガス供給部
４３．．．．黒鉛炉壺
４４．．．．爆発部
５１．．．．開閉弁
Claims (1)
- ハイドロオキシアパタイト緻密焼結体顆粒を予備焼結して多孔質焼結体とし、これを耐熱耐圧容器の中に入れ、この多孔質焼結体を容器内部の低気圧に調節されたガス中で摂氏１０００度まで加熱し、この容器内部にアーク放電、高周波誘導などにより融解させた融点が摂氏１２００度以上の含浸させる金属を入れ、火薬の爆発力による瞬間的な高圧力によりハイドロオキシアパタイトに金属を含浸させることを特徴とする金属含浸ハイドロオキシアパタイトの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06431298A JP3747305B2 (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 金属含浸ハイドロオキシアパタイトの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06431298A JP3747305B2 (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 金属含浸ハイドロオキシアパタイトの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11240782A JPH11240782A (ja) | 1999-09-07 |
| JP3747305B2 true JP3747305B2 (ja) | 2006-02-22 |
Family
ID=13254607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06431298A Expired - Fee Related JP3747305B2 (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 金属含浸ハイドロオキシアパタイトの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3747305B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101879395B1 (ko) * | 2016-11-08 | 2018-07-18 | 경상대학교산학협력단 | 수산화인회석-전이금속 복합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 자외선 및 가시광선 차단 재료 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040243133A1 (en) * | 2003-03-05 | 2004-12-02 | Therics, Inc. | Method and system for manufacturing biomedical articles, such as using biomedically compatible infiltrant metal alloys in porous matrices |
| JP6788166B2 (ja) * | 2017-08-17 | 2020-11-25 | 株式会社白石中央研究所 | アパタイト体の製造方法 |
-
1998
- 1998-02-27 JP JP06431298A patent/JP3747305B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101879395B1 (ko) * | 2016-11-08 | 2018-07-18 | 경상대학교산학협력단 | 수산화인회석-전이금속 복합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 자외선 및 가시광선 차단 재료 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11240782A (ja) | 1999-09-07 |
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