JPH0669484B2 - Artificial bone, manufacturing method thereof, and ceramics for artificial bone - Google Patents
Artificial bone, manufacturing method thereof, and ceramics for artificial boneInfo
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- JPH0669484B2 JPH0669484B2 JP2236477A JP23647790A JPH0669484B2 JP H0669484 B2 JPH0669484 B2 JP H0669484B2 JP 2236477 A JP2236477 A JP 2236477A JP 23647790 A JP23647790 A JP 23647790A JP H0669484 B2 JPH0669484 B2 JP H0669484B2
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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。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an artificial bone, a method for producing the same, and a ceramic for an artificial bone.
（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スガラスからなる
ものが開発されている。(Prior Art) Conventionally, as artificial bone, one made of ceramic glass having extremely high bioactivity, that is, good bonding property with surrounding bone has been developed.
（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
があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, the conventional artificial bone has a problem that its mechanical strength is significantly reduced when stressed in a body fluid environment.
従って、その利点部所も、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。Therefore, the advantage part is limited to the place where the load is not applied, and the durability is very short.
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。The present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to provide an artificial bone having excellent bioactivity and good mechanical strength.
（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な、セラミックスからな
る人工骨本体１の表面にZrイオン及び／又はArイオンが
注入されてなることにある。(Means for Solving the Problem) The present invention is made as an artificial bone and a method for manufacturing the same, and a ceramic for artificial bone in order to solve such a problem, and is made of a ceramic that is a characteristic of an artificial bone. This is because Zr ions and / or Ar ions are implanted into the surface of the artificial bone body 1.
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イオン及び／又はArイ
オンを注入して製造することにある。A feature of the artificial bone manufacturing method lies in that Zr ions and / or Ar ions are injected into the surface of the artificial bone main body 1 made of ceramics.
さらに、人工骨用セラミックスとしての特徴は、Zrイオ
ン及び／又はArイオンが注入されてなることにある。Further, a characteristic of the ceramic for artificial bone is that Zr ions and / or Ar ions are implanted.
（作用） すなわち、イオン注入によってZrイオンやAr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、強度が著しく増大するのである。(Operation) That is, since Zr ions and Ar ions are introduced into the artificial bone or the ceramic for artificial bone by ion implantation, these ions are intensively introduced into the surface of the artificial bone or the ceramic, and the ion concentration As a result, the strength increases significantly.
（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。(Example) Hereinafter, the Example of this invention is described.
実施例１ 本実施例は、人工骨についての一実施例である。Example 1 This example is an example of an artificial bone.
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。The artificial bone 3 of this embodiment has a structure in which Zr ions are implanted into the artificial bone main body 1 which is, for example, a substantially columnar shape having joint projections 2 and 2 at both ends as shown in FIG. It consists of
成分 重量％ CaO 45％ SiO2 34％ P2O5 16％ MgO ５％ 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11,11間に接続して使用されるものである。この
場合、人工骨３の上記のような性体活性の高いセラミッ
クスからなるために骨11,11との接続が非常に良好であ
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。Component Weight% CaO 45% SiO 2 34% P 2 O 5 16% MgO 5% CaF 2 0.5% And such an artificial bone 3 is connected between the authentic bones 11 and 11 as shown in FIG. Is used. In this case, since the artificial bone 3 is made of the ceramic having high physical activity as described above, the connection with the bones 11, 11 is very good, and the strength is increased by the implantation of Zr ions as described above. is there.
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。Example 2 This example is an example of a manufacturing method for manufacturing the artificial bone of Example 1 described above.
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。First, a substantially columnar artificial bone body 1 as in Example 1 is prepared as a material to be treated.
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。Next, Zr ions are implanted into the artificial bone body 1 as described above.
This Zr ion implantation is performed by an apparatus for ion implantation as shown in FIG.
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
ような構成からなるイオン注入の装置は、真空排気装置
（図示せず）により高真空に保持されている。That is, to explain this apparatus, a steam generator 4 for generating steam, an ion generator 5 for generating ions, and an electrode group 6 for shaping and accelerating the generated ion beam.
A mass separator 7 for selecting and extracting only desired Zr ions, an acceleration electrode group 8 for accelerating the extracted ions with arbitrary energy, and a chamber 9 holding an artificial bone body 1 to be injected. It was done. The ion implantation apparatus having such a configuration is maintained at a high vacuum by a vacuum exhaust device (not shown).
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、イオンを生成させる。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。Then, the operation of performing ion implantation with such a device will be described. First, in the vacuum, Zr or a compound thereof is heated in an oven as the steam generating device 4 to generate steam and generate ions. Let Next, the generated ion beam is shaped by the electrode group 6 and guided to the mass separation device 7. Then, only necessary Zr ions are separated and taken out, and then the taken out ions are accelerated by the acceleration electrode group 8 to be guided to the chamber 9, and the artificial bone main body 1 held in the chamber 9 is irradiated with the ions. Thus, ion implantation is performed on the artificial bone body 1.
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。Test Example Next, a test example of the fracture strength when the above Zr ions are ion-implanted into a ceramic will be described.
（１）試料 試料としては、上記実施例１のような（CaO−SiO2−P2O
5−MgO−CaF2）の組成からなり、且つ５×５×20mmの大
きさのガラスセラミックスを準備する。(1) As a sample specimen, as described above in Example 1 (CaO-SiO 2 -P 2 O
A glass-ceramic having a composition of 5- MgO-CaF 2 ) and having a size of 5 × 5 × 20 mm is prepared.
（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。(2) Ion implantation conditions Ion implantation conditions were set as follows.
（Ａ）真空度 ５×10-7（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 0.1〜1.0（μA/cm2） （Ｅ）注入量 １×1015,1×1016（ions/cm2） （３）試験結果 注入量がそれぞれ１×1015,1×1016（ions/cm2）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/minで行った。(A) Degree of vacuum 5 × 10 −7 (Torr) (B) Sample substrate temperature Room temperature (C) Injection energy 200 (KeV) (D) Beam current 0.1 to 1.0 (μA / cm 2 ) (E) Injection amount 1 × 10 15 , 1 × 10 16 (ions / cm 2 ) (3) Test result The fracture strength of glass ceramics with an injection dose of 1 × 10 15 , 1 × 10 16 (ions / cm 2 ) respectively, glass ceramics without ion implantation The fracture strength was compared with. The breaking strength was measured by immersing each glass ceramic in a simulated body fluid at a load rate of 0.005 mm / min.
試験結果は次表のとおりである。The test results are shown in the following table.
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。As is clear from this test result, the fracture strength was increased by 1.5 times or more by the ion implantation of Zr ions. This is considered to be because the implantation of Zr ions prevents the ceramics from being eroded in the simulated body fluid, thereby preventing the deterioration of strength.
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
なるが、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。 Other Examples In the above examples, Zr ions are implanted into the artificial bone body, but Zr ions can be implanted into the artificial bone ceramics before molding in addition to the molded artificial bone body.
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。Further, as the properties of ceramics, in addition to solid ones,
It may be powdery or fibrous.
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アパタイト〔Ca10(P
O4)6(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。Furthermore, the composition of the ceramics is not limited to the above examples, and for example, hydroxyapatite [Ca 10 (P
It is also possible to use one obtained by sintering a powder of O 4 ) 6 (OH) 2 ].
いずれにしてもセラミックスの組成，種類は問うもので
はない。In any case, the composition and type of ceramics do not matter.
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。Further, the shape of the artificial bone main body is not limited to the shape as in the above embodiment, and can be arbitrarily changed according to the part of the human body to be used.
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。Further, the ion implantation method and the type of the implantation device are not limited to those in the above embodiment.
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、Arイオンであってもよい。Further, the type of ions to be implanted is not limited to the Zr ions in the above embodiment, and may be Ar ions.
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，表面積等に応じて
任意に変更可能である。Further, the condition of ion implantation and the number of ions to be implanted do not matter, and can be arbitrarily changed according to the size, surface area, etc. of the artificial bone body.
（発明の効果） 叙上のように本発明は、イオン注入によりZrイオン及び
／又はAr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40〜50％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。(Advantages of the Invention) As described above, the present invention is one in which Zr ions and / or Ar are injected into the artificial bone body or the ceramic for artificial bone by ion implantation, so that the concentration of ions on the surface of the artificial bone body or the like. Was about 40 to 50%, and the strength was about 1.5 to 3 times as high as that of the conventional artificial bone in which the content of implanted ions was about 0 to 15%.
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。As a result, the service life has been significantly extended compared to the conventional one.
特に、Zrイオンを注入した場合には、体液中で人工骨を
構成するセラミックスが浸食されるのが防止され、それ
によってより優れた強度劣下防止効果が生ずることとな
る。In particular, when Zr ions are implanted, the ceramic constituting the artificial bone is prevented from being eroded in the body fluid, and thereby a more excellent strength deterioration preventing effect is produced.
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FIG. 1 shows an artificial bone as an example, (a) is a front view, and (b) is a sectional view taken along the line AA of (a). FIG. 2 is a schematic front view showing a state in which the artificial bone is connected to another bone part. FIG. 3 is a schematic view of an ion implanter for implanting Zr ions into an artificial bone. 1 ... Artificial bone body, 3 ... Artificial bone
Claims (3)
にZrイオン及び／又はArイオンが注入されてなることを
特徴とする人工骨。1. An artificial bone characterized in that Zr ions and / or Ar ions are implanted into the surface of an artificial bone body 1 made of ceramics.
にZrイオン及び／又はAr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。2. A method for producing an artificial bone, which comprises producing Zr ions and / or Ar ions on the surface of an artificial bone body 1 made of ceramics.
なることを特徴とする人工骨用セラミックス。3. A ceramic for artificial bone, wherein Zr ions and / or Ar ions are implanted.
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|---|---|---|---|
| JP2236477A JPH0669484B2 (en) | 1990-09-05 | 1990-09-05 | Artificial bone, manufacturing method thereof, and ceramics for artificial bone |
Applications Claiming Priority (1)
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| JPH04114657A JPH04114657A (en) | 1992-04-15 |
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-
1990
- 1990-09-05 JP JP2236477A patent/JPH0669484B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH04114657A (en) | 1992-04-15 |
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