JPH0339165A - 人体内埋込材の焼結方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は人体内埋込材の焼結方法に関する。

（従来技術及び問題点） 従来、人体内埋込材の金属材料としては、Ｔ７ａ　、Ｔ
＋　Ａ７Ｖ合金、Ｃ０−Ｃｒ鋼、ステンレス鋼等が利用
されている。人体内硬組織、即ち関節、骨、歯顎骨等の
置換材料には、生体内に埋込されるものであるから、毒
性や為害性があってはならないことが当然であり、生体
との適合性、親和性、その他幾つかの必要条件がある。

材料の静的力学強度、耐疲労性等の動的強度は勿論のこ
と弾力性等についても周囲の骨組織との調和性がある材
料が好ましく、このように機械的強度に優れ、且つ生体
に対して為害性がなく、無害、無刺激であり、更に生体
内での無給であることが必要である。

又、人工ｇ１１節、人工歯根、人工骨材等のインブラン
トは適用部分に対応して種々１！１９１ｔな形状が要求
され、切削研削による成形が容易でなく、粉末からの焼
結成形が利用される場合がある。この焼結成形する場合
に、特に注意すべきことは生体内で無害、無刺激、無給
で安定性が良いことである。

生体内で１０年、或いは２０年と長期間に亘って止どま
った場合に体液と接触する表面に腐食が生じ、これが材
料強度の低下や関節摺動部の摩耗を促進すること、又、
金属の腐食の際に金属イオンの周囲の生体組織への移行
が見られることなどが指摘される。しかしながら、従来
の粉末焼結によると、前記インブラント材は一般に焼結
性が悪く、しかも成形時に粉末が加熱によって型とか周
囲の空気等と反応したり不純物が混入したりして、高密
度に成形できないし、又内部からの発錆とか溶出、ミク
ロなガルバニックエロージョン等が起り、強度低１こと
か摩耗が進行する欠点があった。

〔問題点の解決手段〕

本発明は、このような欠点を除去するために発明された
もので、型に充填された粉末に対し、高くても前記粉末
が接触する型及び囲りの気体と容易には反応を起さない
程度の温度に加熱すると共に、少なくとも前記粉末が塑
性変形を起す程度以上の圧力で成形し、該成形体を真空
中若しくは不活性気体中で焼結することを特徴とするも
のである。

（作用） 本発明は以上のように、成形時に、高くても粉末が接触
する型及び囲りの気体と容易には反応を起さない程度の
温度に加熱した状態で成形するから成形体中に酸化物と
か他の不純物が混入することなく成形でき、成形圧【よ
少なくとも前記粉末がフ９ 塑性変形を起づ程度以上の圧力でプレス成形することに
より、高密度の成形ができる。成形体は真空中若しくは
不活性気体中で焼結するものであるから、このときも不
純物の混入なしに高密度に焼結することができ、成形精
度も極めて高精度をちって成形できる。焼結粉末の人体
内埋込材には特性の層れた任意の金属、合金、又はその
混合物が利用でき、インブラントとして極めて複雑な形
状のｂのでも容易に成形でき、且つ高密度に高精度に成
形できる。

〔実施例〕

以下図面により本発明の一実施例を説明する。

第１図は焼結して得ようとする人工歯根で、（ａ）図は
正面図、（ｂ）図は側面図である。正面が（ａ　）図の
ようなブレード１を２枚を（ｂ）図のように平行に対向
してその間に棒状ヘッド２を挾んだ状態に一体に結合し
た単一構造体で形成される。勿論ヘッド２は溶接、ねじ
固定、嵌合結合等によって一体に結合してもよい。ブレ
ード１の厚さｔ　＝　０．１〜０．５１１程度、深さＤ
＝４〜６１１１１幅Ｈ＝　１０〜３０ｍｍ、ヘッド２は
長さＬ＝　　５〜１０１０ｌ１．厚さ７−２〜３０程度
に形成され、ブレード１を顎骨に切った溝に植込み保持
させ、口腔内に露出するヘッド２に義歯を嵌挿支持させ
る。尚ブレード１の穴１ａはこれを通して骨が再生され
、ブレードを強固に固定するためのものであり、又ヘッ
ドの穴２ａは植込み、引抜き等の手術に便利なように設
けである。又、第２図はブレード１を二手山状に形成し
、ヘッド２を２個設けた構成のインブラントで、各部寸
法形状は第１図のものと同様である。

ブレード１の先端及びヘッド２の下端を円弧形状とした
のは骨に加工する植込み溝の加工が回転カッタ等によっ
て容易に、且つ精密に加工でき、ブレード１の植込みが
確実にしつかり固定でき、保持性の高い安定した植込み
ができる効果がある。

このような人工歯根の焼結成形は第３図の型にを充填す
る。粉末６は耐蝕性があり、生体内で毒性や為害性がな
い等の観点から選ばれ、Ｔｉ　とかＴｉ合金が利用され
、又２ｆ！１！以上の金属を配合して利用される。粉末
は予め調整され、場合によっては表面浄化処理され純粋
にした粉末が用いられる。型内空室に充填された粉末６
に対して上型５をシリンダ７の加圧によってプレス成形
する。加圧に際して充填粉末６を成形容易なように図示
しないコイル等の加熱手段によって加熱するが、粉末６
が囲りの型３，４．５とか空気等と反応を起さない程度
の温度に加熱制御することが重要であり、焼結粉末６の
種類によって加熱温度を最適に制御する。

又、成形加圧は少なくどｂｔ／ｃｍ２以上の超高圧を加
えて粉末間に塑性変形を起して結合し少なくとも９０〜
９５％以上の高密度に成形することができる。

次に粉末成形体を真空中又は不活性ガス中で焼結し、不
純物の混入がないような状態で焼結し成形体密度を真密
度まで高めるようｙ８１！ｌをする。

Ｔ１材の酸化速度（丁・ｍＱ／　ｃｌ）は、第１表に示
すように各温度によって異なり、処理温度が上界するに
したがって酸化速度が増大する。

第 表 族１の温度特性から７−ｉ粉末を成形するとき型及び囲
りの気体との反応が容易に起らない状態で処理するため
には、処Ｊ！！！温度を高くても７００〜８００℃程度
以下で処理しなければならない。

又、他の金属合金材も処理温度によって酸化速度が異な
り温度に比例して酸化速度が増大する。

般的にＴｉ　Ａ、ｔ２Ｖ、Ｔａ　％Ｃｒ　Ｃｏ　、スＴ
ンＩ／ス１４等は＄４ｉＴｉよりも酸化腐食し易いので
、特性に応じた安全な温度で形成処理することが一必要
である。又、Ｔｉ材の機械的性質は第２表に示す如くで
ある。

第２表 ←Ｉ 従って、粉末を加圧して高密度に成形するには、耐力以
上の超高圧力により粉末間に塑性変形を起させながら圧
縮成形する必要がある。Ｔｉ以外の材料の機械的特性は
第３表の通りで、各々に対応した加圧力で圧縮成形する
ことが必要である。

第　　３　　表 ν 実験例を示せば、粒径５μφのＴｉ粉末を焼結するとき
、ＷＣ型を用いて、加熱温度５５０℃で５【、、／　Ｃ
Ｉ　２の加圧プレスを約３分間保持して成形したとき、
成形品密度は約９８％に成形できた。又０，０１５％ｐ
ｄと０．０１５％ＲＵとを混合したＴｉ混合粉末を６０
０℃に加熱し、８ｔ／ｃ＊２の加圧により成形したとき
約９８．８％密度に成形することができた。

次に的記成形品の焼結をＡｒガス中で１６８０℃、３０
分の焼結処理をしたとき、密度は前者が約９９．８％、
後者は９９．５％密度に焼結でき、焼結体の引張強さは
、前者が約５６　ｋｇ　／　■２、後者が約６１に９／
■２　、　硬度は前者が　１５０口ｖ１後者は１６０ロ
■、伸びは前者が２２％、後者が２３％であった。

（発明の効果） 以上のように本発明は、Ｔｉ　、Ｔａ　、ＴＩ　Ａノｖ
、ｃｒ　ｃｏ　、ステンレスｔＡ等の嗣蝕性良好な人体
内埋込材の焼結に於て、選択調整された粉末を型に充填
して成形するときに、高くても粉末が接触する型及び囲
りの気体と容易に反応を起さない程度の温度に加熱した
状態で成形するようにしたから、成形体中に酸化物とか
他の反応化合物、不純物が混入することなく成形でき、
成形圧は少なくとも前記粉末が塑性変形を起す程度以上
の超高圧でプレス成形することにより極めて高密度に成
形できる。これにより成形体は密度がほとんど９０〜９
５％以上の高密度に成形でき、それを真空中若しくは不
活性気体中で焼結するものであるから不純物の混入なく
焼結でき、焼結中に歪みを伴なうことなく高精度に焼結
でき、焼結密度がほとんど真密度近くまで焼結すること
ができる。焼結粉末の人体埋込材には特性の優れた任意
の金属、合金又はその混合物が利用でき選択した材質の
埋込材をインブラントとして複雑形状のものを容易に成
形でき、ｇ易に高精度に？７Ｊ密度に成形できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は人工歯根の一実ＭＦＡ構造図、第２図は他の実
施例構造図、第３図は本発明の一実施例焼結装四の構成
図である。 １・・・・・・・・・・・・ブレード ２・・・・・・・・・・・・ヘッド ３・・・・・・・・・・・・筒型 ４．５・・・・・・・・・上下型 ６・・・・・・・・・・・・粉末

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 選択調整された人体内埋込材の粉末を型に充填し、高く
   ても前記粉末が接触する型及び囲りの気体と容易には反
   応を起さない程度の温度に加熱すると共に、少なくとも
   前記粉末が塑性変形を起す程度以上の圧力で成形し、該
   成形体を真空中若しくは不活性気体中で焼結することを
   特徴とする人体内埋込材の焼結方法。