JPH0531168A - 生体用埋没材の製造方法 - Google Patents
生体用埋没材の製造方法Info
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- JPH0531168A JPH0531168A JP3189117A JP18911791A JPH0531168A JP H0531168 A JPH0531168 A JP H0531168A JP 3189117 A JP3189117 A JP 3189117A JP 18911791 A JP18911791 A JP 18911791A JP H0531168 A JPH0531168 A JP H0531168A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 所望の空隙を得ると共に焼結性を向上させ
る。 【構成】 人工骨などに使用される物質であるチタン粒
子を核粒子１２とし、チタンよりも融点が低い物質であ
るチタン・ジルコニューム合金粒子を被覆粒子１４とし
てカプセル粒子１５を形成し、このカプセル粒子１５の
粉末を被覆粒子１４のみが溶融するように焼結成形し
て、空隙１６を保存する。
る。 【構成】 人工骨などに使用される物質であるチタン粒
子を核粒子１２とし、チタンよりも融点が低い物質であ
るチタン・ジルコニューム合金粒子を被覆粒子１４とし
てカプセル粒子１５を形成し、このカプセル粒子１５の
粉末を被覆粒子１４のみが溶融するように焼結成形し
て、空隙１６を保存する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、生体用埋没材を製造す
る方法に関するものである。
る方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近来にあっては、生体の硬組織代替物と
して人工骨及び人工歯根が使用されるようになってきて
おり、生体の骨の欠損部や歯の脱落部に埋め込んで、残
っている歯や顎骨に接合させることがおこなわれてい
る。その材質としては、コバルト・クロム合金やステン
レススチール等の金属のほか、チタンなどの生体不活性
金属、アパタイトやアルミナなどの酸化物系セラミック
スなどが用いられている。
して人工骨及び人工歯根が使用されるようになってきて
おり、生体の骨の欠損部や歯の脱落部に埋め込んで、残
っている歯や顎骨に接合させることがおこなわれてい
る。その材質としては、コバルト・クロム合金やステン
レススチール等の金属のほか、チタンなどの生体不活性
金属、アパタイトやアルミナなどの酸化物系セラミック
スなどが用いられている。
【０００３】またその製造方法としては、材料物質を真
空鋳造・焼結した後、所定の形状に加工されるようにな
っている。
空鋳造・焼結した後、所定の形状に加工されるようにな
っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところでこのような人
工骨及び人工歯根は、生体に埋没させた後、埋没材料と
生体組織とを適宜複合化させるため、所定形状の空隙を
有していることが必要である。そしてこの空隙は、必要
に応じて空隙率を所望の値に制御できるものであること
が望ましい。しかしながら上記物質の粉末を焼結する際
には、図４に示すように、当初整列されている状態の微
粒子１間には、ある程度の空隙２が存在しているものの
（空隙率約52％）、図５に示すように、焼結後は粒子１
の自己収縮、圧縮がなされると共に、粒子相互が表面張
力及び圧力で変形し、空隙３が急減してしまうことで
（空隙率約20〜30％）、所望の空隙が得られないという
問題があった。
工骨及び人工歯根は、生体に埋没させた後、埋没材料と
生体組織とを適宜複合化させるため、所定形状の空隙を
有していることが必要である。そしてこの空隙は、必要
に応じて空隙率を所望の値に制御できるものであること
が望ましい。しかしながら上記物質の粉末を焼結する際
には、図４に示すように、当初整列されている状態の微
粒子１間には、ある程度の空隙２が存在しているものの
（空隙率約52％）、図５に示すように、焼結後は粒子１
の自己収縮、圧縮がなされると共に、粒子相互が表面張
力及び圧力で変形し、空隙３が急減してしまうことで
（空隙率約20〜30％）、所望の空隙が得られないという
問題があった。
【０００５】また材料物質のうち、特にチタン等は焼結
性が悪いため、信頼性の高い埋没材が得られないという
問題があった。
性が悪いため、信頼性の高い埋没材が得られないという
問題があった。
【０００６】そこで本発明は、上記事情に鑑み、空隙の
制御ができ、しかも焼結性を向上させることのできる生
体用埋没材の製造方法を提供すべく創案されたものであ
る。
制御ができ、しかも焼結性を向上させることのできる生
体用埋没材の製造方法を提供すべく創案されたものであ
る。
【０００７】なお本発明に対比すべき従来技術として、
「骨欠損部及び空隙部充填材とその製法」（特開平１−
１３１０８２号公報）がある。この提案は、生体セラミ
ックスの粗大粉体に微細な生体セラミックスを付着させ
て、多孔質焼結体とするものであるが、所望する空隙率
に制御することは難しいと考えられる。
「骨欠損部及び空隙部充填材とその製法」（特開平１−
１３１０８２号公報）がある。この提案は、生体セラミ
ックスの粗大粉体に微細な生体セラミックスを付着させ
て、多孔質焼結体とするものであるが、所望する空隙率
に制御することは難しいと考えられる。
【０００８】またその他の従来技術としては「生体親和
材物質接合体及びその製造方法」（特開平１−３１７４
４７号公報）がある。ただしこの提案は、チタン等の基
材とリン酸カルシウム化合物から成る生体親和性物質と
を、酸化物層と金属層とから成る中間層により接合し
て、接合性を向上させるとしただけであり、空隙の制御
及び焼結性の向上が図れるものではない。
材物質接合体及びその製造方法」（特開平１−３１７４
４７号公報）がある。ただしこの提案は、チタン等の基
材とリン酸カルシウム化合物から成る生体親和性物質と
を、酸化物層と金属層とから成る中間層により接合し
て、接合性を向上させるとしただけであり、空隙の制御
及び焼結性の向上が図れるものではない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、チタン等の人
工骨などに使用される物質を核粒子とし、この物質より
も融点が低い物質を被覆粒子としてカプセル粒子を形成
し、このカプセル粒子の粉末を被覆粒子のみが溶融する
ように焼結成形するものである。
工骨などに使用される物質を核粒子とし、この物質より
も融点が低い物質を被覆粒子としてカプセル粒子を形成
し、このカプセル粒子の粉末を被覆粒子のみが溶融する
ように焼結成形するものである。
【００１０】
【作用】上記構成によって、核粒子及び被覆粒子の粒径
を調整することでカプセル粒子間の空隙を制御でき、焼
結後の核粒子形状及び空隙が保存される。
を調整することでカプセル粒子間の空隙を制御でき、焼
結後の核粒子形状及び空隙が保存される。
【００１１】
【実施例】以下、本発明に係わる生体用埋没材の製造方
法の第一の実施例を、添付図面に従って説明する。
法の第一の実施例を、添付図面に従って説明する。
【００１２】まず人工骨用物質である純チタンの微粒子
と、純チタンよりも融点が低い物質たるチタン・ジルコ
ニューム合金の微粒子を用意する。純チタンの粒子径は
数十〜数百μｍ程度とし、チタン・ジルコニューム合金
の微粒子の粒子径はそれよりも小さい1/10程度とする。
そして純チタン粒子に、チタン・ジルコニューム合金粒
子を付着させる。この付着する力は、公知のファンデル
ワールス力によるものである。このようにチタン・ジル
コニューム合金粒子で囲まれた純チタン粒子を、2,000
〜7,000rpmの回転翼を備えた容器に入れ、1 〜5 分間遠
心転動させて、気流による衝撃力を与える。この衝撃作
用により、付着したチタン・ジルコニューム合金粒子
は、純チタン粒子の表面に強固に密着する。これで図１
に示すように、純チタン粒子１１を核粒子１２とし、チ
タン・ジルコニューム合金粒子１３を被覆粒子１４とし
たカプセル粒子１５が得られる。
と、純チタンよりも融点が低い物質たるチタン・ジルコ
ニューム合金の微粒子を用意する。純チタンの粒子径は
数十〜数百μｍ程度とし、チタン・ジルコニューム合金
の微粒子の粒子径はそれよりも小さい1/10程度とする。
そして純チタン粒子に、チタン・ジルコニューム合金粒
子を付着させる。この付着する力は、公知のファンデル
ワールス力によるものである。このようにチタン・ジル
コニューム合金粒子で囲まれた純チタン粒子を、2,000
〜7,000rpmの回転翼を備えた容器に入れ、1 〜5 分間遠
心転動させて、気流による衝撃力を与える。この衝撃作
用により、付着したチタン・ジルコニューム合金粒子
は、純チタン粒子の表面に強固に密着する。これで図１
に示すように、純チタン粒子１１を核粒子１２とし、チ
タン・ジルコニューム合金粒子１３を被覆粒子１４とし
たカプセル粒子１５が得られる。
【００１３】次にこのカプセル粒子１５の粉末を、人工
骨のパーツ形状になるように所定の形枠に充填し、プラ
ズマ焼結を行う焼結装置（図示せず）にセットして、加
圧・通電（放電）処理する。このとき加圧はカプセル粒
子１５による空隙が保存されるように、また通電は短時
間でカプセル粒子１５の被覆粒１４子同士が結合するよ
うに調節される。これで図２に示すように、カプセル粒
子１５が集合された状態で生じている空隙１６が、略そ
のままに保存されて良好に焼結成形される。言い換える
と、純チタン粒子１１を骨材として形状保持できると共
に、所定形状の空隙１６が得られるものである。
骨のパーツ形状になるように所定の形枠に充填し、プラ
ズマ焼結を行う焼結装置（図示せず）にセットして、加
圧・通電（放電）処理する。このとき加圧はカプセル粒
子１５による空隙が保存されるように、また通電は短時
間でカプセル粒子１５の被覆粒１４子同士が結合するよ
うに調節される。これで図２に示すように、カプセル粒
子１５が集合された状態で生じている空隙１６が、略そ
のままに保存されて良好に焼結成形される。言い換える
と、純チタン粒子１１を骨材として形状保持できると共
に、所定形状の空隙１６が得られるものである。
【００１４】またチタン単体で焼結成形すると、活性が
大きいために表面のガスなどが反応に関与するおそれが
ある。しかしながら本実施例のチタン・ジルコニューム
合金は融点がチタンよりも低くなる他、活性も抑えら
れ、焼結装置を表面ガス対策のために複雑化させる必要
がない。
大きいために表面のガスなどが反応に関与するおそれが
ある。しかしながら本実施例のチタン・ジルコニューム
合金は融点がチタンよりも低くなる他、活性も抑えら
れ、焼結装置を表面ガス対策のために複雑化させる必要
がない。
【００１５】なお焼結成形の際は、他の人工骨部分を構
成する母材と、カプセル粒子による粉末成形体とを同時
に焼結させて、一体的に接合させるようにしてもよい。
また焼結成形はプラズマ焼結法に限らず、通常のホット
プレス法、真空焼結或いは常圧炉による焼結によっても
可能である。この場合、ホットプレス法では圧力の高低
で空隙率の制御を行い、真空或いは常圧炉では温度を優
先して空隙制御を行うものである。
成する母材と、カプセル粒子による粉末成形体とを同時
に焼結させて、一体的に接合させるようにしてもよい。
また焼結成形はプラズマ焼結法に限らず、通常のホット
プレス法、真空焼結或いは常圧炉による焼結によっても
可能である。この場合、ホットプレス法では圧力の高低
で空隙率の制御を行い、真空或いは常圧炉では温度を優
先して空隙制御を行うものである。
【００１６】本発明者らは、上記第一の実施例のカプセ
ル粒子１５と母材としてのチタン板とを一体的にプラズ
マ焼結して、その空隙率を測定した。カプセル粒子１５
の核粒子１２である純チタン粒子１１の粒径は500 μ
ｍ、被覆粒子１４であるチタン・ジルコニューム合金粒
子１３の粒径は50μｍとし、カプセル粒子１５の粉末で
製造した成形体は直径が20mm、厚さは10mmの円板形状と
した。またチタン板の厚さは5mm とした。焼結装置の制
御内容としては、パルス電流を100A／cm2 、固化電時間
を120sec、固化圧力を50Kgf ／cm2 とした。
ル粒子１５と母材としてのチタン板とを一体的にプラズ
マ焼結して、その空隙率を測定した。カプセル粒子１５
の核粒子１２である純チタン粒子１１の粒径は500 μ
ｍ、被覆粒子１４であるチタン・ジルコニューム合金粒
子１３の粒径は50μｍとし、カプセル粒子１５の粉末で
製造した成形体は直径が20mm、厚さは10mmの円板形状と
した。またチタン板の厚さは5mm とした。焼結装置の制
御内容としては、パルス電流を100A／cm2 、固化電時間
を120sec、固化圧力を50Kgf ／cm2 とした。
【００１７】この結果、焼結は良好になされ、焼結成形
体の空隙率は46％を得て、所望する高い空隙が得られる
ことが実証された。なおこの空隙率としては、種々条件
を変えることで最大で65％が得られる見通しがある。
体の空隙率は46％を得て、所望する高い空隙が得られる
ことが実証された。なおこの空隙率としては、種々条件
を変えることで最大で65％が得られる見通しがある。
【００１８】次に本発明の第二の実施例を説明する。
【００１９】図３に示すように、この実施例では核粒子
１２として人工骨用物質たるアルミナ粒子２１を、被覆
粒子１４としてアパタイト粒子２２を使用して、前記第
一の実施例と同様にして、カプセル粒子２３を製造す
る。両者の融点は、アルミナが1,600 ℃で、アパタイト
はそれよりも低い1,400 ℃である。そしてこのカプセル
粒子２３の粉末を所定の形枠に充填させ、焼結成形す
る。この焼結法としては、ホットプレス法のほか、プラ
ズマ焼結も行い得るが、通常の通電プラズマは行えな
い。プラズマ焼結として用いられるのは、真空減圧プラ
ズマ、もしくはアルゴンのイナートガスプラズマであ
る。型込めによる加圧通電の方法を用いるときは、型に
熱衝撃の強い材料（炭素等）を使用して、高速昇温焼結
を行えば可能である。
１２として人工骨用物質たるアルミナ粒子２１を、被覆
粒子１４としてアパタイト粒子２２を使用して、前記第
一の実施例と同様にして、カプセル粒子２３を製造す
る。両者の融点は、アルミナが1,600 ℃で、アパタイト
はそれよりも低い1,400 ℃である。そしてこのカプセル
粒子２３の粉末を所定の形枠に充填させ、焼結成形す
る。この焼結法としては、ホットプレス法のほか、プラ
ズマ焼結も行い得るが、通常の通電プラズマは行えな
い。プラズマ焼結として用いられるのは、真空減圧プラ
ズマ、もしくはアルゴンのイナートガスプラズマであ
る。型込めによる加圧通電の方法を用いるときは、型に
熱衝撃の強い材料（炭素等）を使用して、高速昇温焼結
を行えば可能である。
【００２０】このようにすることで、前記第一の実施例
と同様に、焼結性がよく、所望の空隙で成るセラミック
ス系の生体用埋没材が得られるものである。
と同様に、焼結性がよく、所望の空隙で成るセラミック
ス系の生体用埋没材が得られるものである。
【００２１】またアルミナ及びアパタイトは、いずれも
単独で人工骨の素材として使用されてはいるが、アルミ
ナは生体となじみが悪く、アパタイトはアルミナよりも
なじみはよいが、強度が小さいという特性があった。本
実施例によれば、カプセル粒子としたことで、この両者
の特性を適正に生かすことができ、生体になじみがよ
く、強度の大きい埋没材が得られるものである。
単独で人工骨の素材として使用されてはいるが、アルミ
ナは生体となじみが悪く、アパタイトはアルミナよりも
なじみはよいが、強度が小さいという特性があった。本
実施例によれば、カプセル粒子としたことで、この両者
の特性を適正に生かすことができ、生体になじみがよ
く、強度の大きい埋没材が得られるものである。
【００２２】なお以上実施例では人工骨に適用する埋没
材として説明したが、他の生体用にも、例えば歯、歯
根、さらには生体の皮膚に装着して体内と外界との情報
や物質の授受を行う皮膚端子や皮膚センサとして機能す
る埋没材にも、同様に適用できるものである。
材として説明したが、他の生体用にも、例えば歯、歯
根、さらには生体の皮膚に装着して体内と外界との情報
や物質の授受を行う皮膚端子や皮膚センサとして機能す
る埋没材にも、同様に適用できるものである。
【００２３】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００２４】チタン等を核粒子としてそれよりも融点が
低い物質を被覆粒子としたカプセル粒子を形成し、この
カプセル粒子の粉末を被覆粒子のみが溶融するように焼
結成形するので、焼結性が向上すると共に、粒子径など
を変えることにより所望の空隙が得られる。
低い物質を被覆粒子としたカプセル粒子を形成し、この
カプセル粒子の粉末を被覆粒子のみが溶融するように焼
結成形するので、焼結性が向上すると共に、粒子径など
を変えることにより所望の空隙が得られる。
【図１】本発明に係わる生体用埋没材の製造方法の第一
の実施例を説明するためのカプセル粒子の断面図であ
る。
の実施例を説明するためのカプセル粒子の断面図であ
る。
【図２】図１のカプセル粒子による焼結工程を説明する
ための断面図である。
ための断面図である。
【図３】本発明の第二の実施例を説明するためのカプセ
ル粒子の断面図である。
ル粒子の断面図である。
【図４】従来の生体用埋没材の製造方法を説明するため
の断面図である。
の断面図である。
【図５】図４の次のステップを示した断面図である。
１２ 核粒子 １４ 被覆粒子 １５ カプセル粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須山 了充 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 加藤 雅之 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 奥村 英二 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 原 裕一郎 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 滝田 茂生 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞ中央研究所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 チタン等の人工骨などに使用される物質
を核粒子とし、該物質よりも融点が低い物質を被覆粒子
としてカプセル粒子を形成し、該カプセル粒子の粉末を
上記被覆粒子のみが溶融するように焼結成形することを
特徴とする生体用埋没材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3189117A JPH0531168A (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 生体用埋没材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3189117A JPH0531168A (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 生体用埋没材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0531168A true JPH0531168A (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=16235676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3189117A Pending JPH0531168A (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 生体用埋没材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0531168A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100378428B1 (ko) * | 2000-10-28 | 2003-03-29 | 김성곤 | 다공성 생체 임플랜트재 및 그 제조 방법 |
| KR100393137B1 (ko) * | 2001-02-21 | 2003-07-31 | 한국기계연구원 | 임플란트 표면의 다공질층 형성방법 |
| KR100419340B1 (ko) * | 2001-03-02 | 2004-02-19 | 주식회사 이산바이오텍 | 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질시스템 및 그 방법 |
| WO2006025777A1 (en) * | 2004-09-01 | 2006-03-09 | Nobel Biocare Services Ag | Implant for dental prosthesis, and method and system for producing the implant |
-
1991
- 1991-07-30 JP JP3189117A patent/JPH0531168A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100378428B1 (ko) * | 2000-10-28 | 2003-03-29 | 김성곤 | 다공성 생체 임플랜트재 및 그 제조 방법 |
| KR100393137B1 (ko) * | 2001-02-21 | 2003-07-31 | 한국기계연구원 | 임플란트 표면의 다공질층 형성방법 |
| KR100419340B1 (ko) * | 2001-03-02 | 2004-02-19 | 주식회사 이산바이오텍 | 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질시스템 및 그 방법 |
| WO2006025777A1 (en) * | 2004-09-01 | 2006-03-09 | Nobel Biocare Services Ag | Implant for dental prosthesis, and method and system for producing the implant |
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