JPH04114657A - 人工骨とその製造方法、並びに人工骨用セラミックス - Google Patents

人工骨とその製造方法、並びに人工骨用セラミックス

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JPH04114657A
JPH04114657A JP2236477A JP23647790A JPH04114657A JP H04114657 A JPH04114657 A JP H04114657A JP 2236477 A JP2236477 A JP 2236477A JP 23647790 A JP23647790 A JP 23647790A JP H04114657 A JPH04114657 A JP H04114657A
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ceramics
artificial
bones
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公 山田
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正 小久保
Yoshiyuki Shimai
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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、人工骨とその製造方法、並びに人工骨用セラ
ミックスに関する。
(従来の技術) 従来、人工骨としては、生体活性の非常に高い、つまり
周辺の骨との結合性の良いセラミックガラスからなるも
のが開発されている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、この従来の人工骨は、体液環境下で応力
を受けると、機械的強度が著しく低下するという問題点
かあった。
従って、その利用部所も、荷重の加わらない場所に限定
されており、また耐久年数も非常に短いものであった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされた
もので、生体活性に優れ、しかも機械的強度の良好な人
工骨を提供することを課題とするものである。
(課題を解決するための手段) 本発明は、このような課題を解決するために人工骨とそ
の製造方法、並びに人工骨用セラミックスとしてなされ
たもので、人工骨としての特徴は、セラミックスからな
る人工骨本体1の表面にZrイオン等の金属イオン及び
/又はAr等のガスイオンが注入されてなることにある
また、人工骨の製造方法としての特徴は、セラミックス
からなる人工骨本体1の表面にZrイオン等の金属イオ
ン及び/又はAr等のガスイオンを注入して製造するこ
とにある。
さらに、人工骨用セラミックスとしての特徴は、Zrイ
オン等の金属イオン及び/又はAr等のガスイオンが注
入されてなることにある。
(作用) すなわち、イオン注入によってZr等の金属イオンやA
r等のガスイオンが人工骨若しくは人工骨用セラミック
スに導入されているため、これらのイオンは人工骨若し
くはセラミックスの表面に集中的に導入されることとな
り、イオン濃度が高くなるために、強度か著しく増大す
るのである。
(実施例) 以下、本発明の実施例について説明する。
実施例1 本実施例は、人工骨についての一実施例である。
本実施例の人工骨3は、たとえば第1図のように両端に
接合突起部2,2を有する略円柱状で且つ次の組成のセ
ラミックスからなる人工骨本体1に、Zrイオンを注入
した構成からなるものである。
成分       重量% CaO45% 5i02      34% P、05      16% M2C5% CaF2       0.5% そして、このような人工骨3は、第2図に示すように真
正の骨ILII間に接続して使用されるものである。こ
の場合、人工骨3か上記のような生体活性の高いセラミ
ックスからなるために骨11.)1との接続か非常に良
好であり、しかも上記のようなZrイオンの注入によっ
て強度が増大するのである。
実施例2 本実施例は、上記実施例1の人工骨を製造する製造方法
についての実施例である。
先ず、処理すべき材料として、上記実施例1のような略
円柱状の人工骨本体1を準備する。
次に、このような人工骨本体1にZrイオンを注入する
。このZrイオンの注入は、第3図に示すようなイオン
注入のための装置によって行う。
すなわち、この装置について説明すると、蒸気を発生さ
せる蒸気発生装置4と、イオンを生成するイオン生成部
5と、生成したイオンビームを成形加速する電極群6と
、所望のZrイオンのみ選別して取り出す質量分離装置
7と、取り出したイオンを任意のエネルギーで加速する
ための加速電極群8と、注入すべき人工骨本体1を保持
したチャンバー9とで構成されたものである。尚、この
ような構成かうなるイオン注入の装置は、真空排気装置
(図示せず)により高IIL突に保持されている。
そして、このような装置により、イオン注入を行う操作
について説明すると、先ず前記真空内において、蒸気発
生装置4としてのオーブンの中でZr又はそれらの化合
物を加熱して蒸気を発生させ、イオンを性成させる。次
に、生成したイオンビームを電極群6により成形し、質
量分離装置7に導く。そして、必要なZrイオンのみを
分離して取り出し、その後、その取り出されたイオンを
加速電極群8で加速してチャンバー9に導き、前記チャ
ンバー9内で保持された人工骨本体1に照射することに
よって、その人工骨本体1にイオン注入を行うのである
試験例 次に、上記のようなZrイオンをセラミックスにイオン
注入した場合の破壊強度の試験例について説明する。
(1)試料 試料としては、上記実施例1のような(CaO−Si0
2  F2O3M2CCaF2)の組成からなり、且つ
5 X 5 X2Dmmの大きさのガラスセラミックス
を準備する。
(2)イオン注入の条件 イオン注入の条件は次のように設定した。
(A)  真空度    5 X IQ ’(Torr
)(B)  試料基板温度   室温 (C)  注入エネルギー  200 (KeV)(D
)  ビーム電流   0. l〜1.0 (μA10
fl)(E)  注入量   I XIO”’+  I
 Xl016(ions/crfi)(3)  試験結
果 注入量かそれぞれlXl0”+  lXl0”(ion
s/cA)のガラスセラミックスの破壊強度を、イオン
注入しないガラスセラミックスの破壊強度と比較した。
破壊強度は、それぞれのガラスセラミックスを擬似体液
中に浸漬して荷重速度0.005mm / m i n
で行った。
試験結果は衣装のとおりである。
この試験結果からも明らかなように、Zrイオンのイオ
ン注入によって、破壊強度が1.5倍以上となった。こ
れは、Zrイオンの注入により、擬似体液中でセラミッ
クスが浸食されるのが防止され、それによって強度劣下
が防止されるためと認められる。
注入量 破壊強度(MPa) 未注入 1 Xl015(ions/(171)  ’    
1 531 XIQ16(ions/crfi)  :
    1 61他実施例 尚、上記実施例では、人工骨本体にZrイオンを注入し
てなるか、成形された人工骨本体以外に成形前の人工骨
用セラミックスにZrイオンを注入することも可能であ
る。
また、セラミックスの性状としては、固形のものの他、
粉末状や繊維状のものであってもよい。
さらに、セラミックスの組成も上記実施例に限定される
ものではなく、たとえばヒドロキシ7パタイト(Ca 
、o(P 04)s(OH)2)の粉末を焼結したよう
なものを用いることも可能である。
いずれにしてもセラミックスの組成1種類は問うもので
はない。
さらに、人工骨本体の形状も上記実施例のような形状に
限定されるものではなく、使用される人体の部位に応じ
て任意に変更可能である。
さらにイオンの注入方法や注入装置の種類も上記実施例
に限定されるものではない。
さらに注入されるイオンの種類も上記実施例のZrイオ
ンに限定されるものではなく、zr以外の金属イオンで
あってもよく、またAr等のガスイオンであってもよい
また、イオン注入の条件や注入されるイオンの数も問う
ものではなく、人工骨本体の大きさ1表面積等に応じて
任意に変更可能である。
(発明の効果) 斜上のように本発明は、イオン注入によりZrイオン等
の金属イオン及び/又はAr等のガスイオンを人工骨本
体若しくは人工骨用セラミックスに注入したものである
ため、人工骨本体等の表面におけるイオンの濃度が約4
0〜50%となり、注入されるイオンの含有率が約0〜
15%であった従来の人工骨に比べて強度が約1.5〜
3倍になるに至った。
この結果、耐久年数も従来に比べて著しく伸びることと
なった。
【図面の簡単な説明】
第1図は一実施例としての人工骨を示し、(イ)は正面
図、(ロ)は(イ)のA−A線断面図。 第2図は人工骨を他の骨部に接続した状態を示す概略正
面図。 第3図はZrイオンを人工骨に注入するためのイオン注
入装置の概略図。 1・・・人工骨本体   3・・・人工骨出願人 エル
ツルプロダクツ株式会社

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.セラミックスからなる人工骨本体1の表面にZrイ
    オン等の金属イオン及び/又はAr等のガスイオンが注
    入されてなることを特徴とする人工骨。
  2. 2.セラミックスからなる人工骨本体1の表面にZrイ
    オン等の金属イオン及び/又はAr等のガスイオンを注
    入して製造することを特徴とする人工骨の製造方法。
  3. 3.Zrイオン等の金属イオン及び/又はAr等のガス
    イオンが注入されてなることを特徴とする人工骨用セラ
    ミックス。
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