JPH07194688A - 生体インプラント材料及びその製造方法 - Google Patents
生体インプラント材料及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 生体親和性、特に初期の骨増殖性に優れ、し
かも比較的高い機械的強度を有する生体インプラント材
料を提供すること。 【構成】 平均粒子径５μｍ以下の水酸化アパタイト粉
末に５重量％のリン酸カルシウム系ガラスフリット（Ｃ
ａＯ−Ｐ2Ｏ5が９０モル％以上）を加えた混合粉末を原
料粉末として用い、これにバインダを添加して水系のス
ラリを調製する。このスラリをスプレードライヤで顆粒
状に造粒し、さらに分級して粒子径１０〜８００μｍの
原料顆粒を得る。さらに粒径２〜１６００μｍのアクリ
ル系可燃性物質を、上記原料顆粒と所定の割合で乾式混
合し、金型プレス法により成形圧力１〜１００Ｋｇ／ｃ
ｍ2 の圧力で成形し、電気炉にて焼成を行ない、焼成体
を得る。
かも比較的高い機械的強度を有する生体インプラント材
料を提供すること。 【構成】 平均粒子径５μｍ以下の水酸化アパタイト粉
末に５重量％のリン酸カルシウム系ガラスフリット（Ｃ
ａＯ−Ｐ2Ｏ5が９０モル％以上）を加えた混合粉末を原
料粉末として用い、これにバインダを添加して水系のス
ラリを調製する。このスラリをスプレードライヤで顆粒
状に造粒し、さらに分級して粒子径１０〜８００μｍの
原料顆粒を得る。さらに粒径２〜１６００μｍのアクリ
ル系可燃性物質を、上記原料顆粒と所定の割合で乾式混
合し、金型プレス法により成形圧力１〜１００Ｋｇ／ｃ
ｍ2 の圧力で成形し、電気炉にて焼成を行ない、焼成体
を得る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、生体インプラント材料
及びその製造方法に関する。この生体インプラント材料
は、整形外科、形成外科、脳外科、口腔外科、歯科等の
医療分野において人工骨補填部材として好適に利用され
る。
及びその製造方法に関する。この生体インプラント材料
は、整形外科、形成外科、脳外科、口腔外科、歯科等の
医療分野において人工骨補填部材として好適に利用され
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、生体インプラント材料としては、
金属材料が用いられてきたが、近年では生体親和性の点
からセラミックスが注目され実用化されている。特に、
リン酸カルシウム化合物は生体親和性に優れ、その焼結
体は骨と化学的に結合あるいは骨に置換される材料であ
ることが知られている。
金属材料が用いられてきたが、近年では生体親和性の点
からセラミックスが注目され実用化されている。特に、
リン酸カルシウム化合物は生体親和性に優れ、その焼結
体は骨と化学的に結合あるいは骨に置換される材料であ
ることが知られている。
【０００３】本発明者らは既に生体親和性が高くしかも
高強度なリン酸カルシウム焼結体の製造方法として、特
公昭６０−５０７４４号公報において、カルシウム／リ
ン原子比１.４〜１.７５のリン酸カルシウム塩を主体と
する粉末に、焼成後のリン酸カルシウム焼結体に対し
０.５ 〜１５重量％のアルカリ土類金属酸化物−リン酸
系フリットを含有せしめ焼成する方法を提案した。この
方法により生体親和性に優れしかも機械的強度の高い生
体インプラント材料が得られた。これらのインプラント
材料を生体に移植すると骨組織と化学的に結合し、高強
度のため容易に破損することなく、良好な結果を示した
が、生体骨の侵入がないため十分な骨増殖性を有してお
らず、骨組織との結合に長時間を要した。
高強度なリン酸カルシウム焼結体の製造方法として、特
公昭６０−５０７４４号公報において、カルシウム／リ
ン原子比１.４〜１.７５のリン酸カルシウム塩を主体と
する粉末に、焼成後のリン酸カルシウム焼結体に対し
０.５ 〜１５重量％のアルカリ土類金属酸化物−リン酸
系フリットを含有せしめ焼成する方法を提案した。この
方法により生体親和性に優れしかも機械的強度の高い生
体インプラント材料が得られた。これらのインプラント
材料を生体に移植すると骨組織と化学的に結合し、高強
度のため容易に破損することなく、良好な結果を示した
が、生体骨の侵入がないため十分な骨増殖性を有してお
らず、骨組織との結合に長時間を要した。
【０００４】一方、多孔質のインプラント材料は、緻密
質材料に比較して強度は劣るものの生体との親和性には
優れ、特に数十μｍ〜数百μｍの大きな気孔を有する場
合は生体骨が浸入し易いことが知られている。多孔質体
の製造方法としては、古くより原料中に有機物やカーボ
ン等の可燃性気孔形成材を導入する方法や、発泡剤等を
混入する方法が煉瓦などで行われており、これらの方法
はそのままリン酸カルシウム系材料に用いればインプラ
ント用の多孔質体が調製できる。
質材料に比較して強度は劣るものの生体との親和性には
優れ、特に数十μｍ〜数百μｍの大きな気孔を有する場
合は生体骨が浸入し易いことが知られている。多孔質体
の製造方法としては、古くより原料中に有機物やカーボ
ン等の可燃性気孔形成材を導入する方法や、発泡剤等を
混入する方法が煉瓦などで行われており、これらの方法
はそのままリン酸カルシウム系材料に用いればインプラ
ント用の多孔質体が調製できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の製造方法による多孔質の生体インプラント材料は、
リン酸カルシウム系材料からなる多孔質体であって例え
ば１００μｍ程度の大きな気孔を有していても、その気
孔内への生体骨の浸入が起こらず、骨増殖性に劣るとい
う場合が頻繁に観察された。また、このような従来の多
孔質体は強度が著しく低いため、指で触ったり擦ったり
すると粒子の脱落や破損が起こり、ハンドリングが難し
く骨補填手術の際の操作性に著しく乏しいという欠点を
有していた。
来の製造方法による多孔質の生体インプラント材料は、
リン酸カルシウム系材料からなる多孔質体であって例え
ば１００μｍ程度の大きな気孔を有していても、その気
孔内への生体骨の浸入が起こらず、骨増殖性に劣るとい
う場合が頻繁に観察された。また、このような従来の多
孔質体は強度が著しく低いため、指で触ったり擦ったり
すると粒子の脱落や破損が起こり、ハンドリングが難し
く骨補填手術の際の操作性に著しく乏しいという欠点を
有していた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような欠点
を解決するためになされたものであって、連通した気孔
中の最も狭い箇所の気孔径を一定以上に大きくした気孔
構造とすることにより、生体親和性、特に初期の骨増殖
性に優れ、しかも比較的高い機械的強度を有する生体イ
ンプラント材料及びその製造方法を提供することにあ
る。
を解決するためになされたものであって、連通した気孔
中の最も狭い箇所の気孔径を一定以上に大きくした気孔
構造とすることにより、生体親和性、特に初期の骨増殖
性に優れ、しかも比較的高い機械的強度を有する生体イ
ンプラント材料及びその製造方法を提供することにあ
る。
【０００７】即ち、本発明の生体インプラント材料は、
大きさ１０〜８００μｍの粒子が連結した粒子連結構造
を備え、該粒子連結構造間に存在する大きさ２〜８００
μｍの気孔が三次元的に連通してなる空隙部を有するこ
とを特徴とする。また、本発明の生体インプラント材料
の製造方法は、平均粒子径５μｍ以下の原料粉末を用い
て粒子径１０〜８００μｍの原料顆粒とし、これに粒子
径２〜１６００μｍの可燃性物質を混合し、成形圧１〜
１００Ｋｇ／ｃｍ2 で成形した後、焼成することを特徴
とする。
大きさ１０〜８００μｍの粒子が連結した粒子連結構造
を備え、該粒子連結構造間に存在する大きさ２〜８００
μｍの気孔が三次元的に連通してなる空隙部を有するこ
とを特徴とする。また、本発明の生体インプラント材料
の製造方法は、平均粒子径５μｍ以下の原料粉末を用い
て粒子径１０〜８００μｍの原料顆粒とし、これに粒子
径２〜１６００μｍの可燃性物質を混合し、成形圧１〜
１００Ｋｇ／ｃｍ2 で成形した後、焼成することを特徴
とする。
【０００８】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明では、従来の製造方法による多孔質体からなる生体
インプラント材料について、その低い骨増殖性の原因を
検討した。その結果、例えば、１００μｍの可燃性粒子
を導入しても、焼成後に形成される気孔は、図２に示す
ように単独で存在するかまたは気孔同士の点接触により
かろうじて連通しているのみであり、ひとつの連続した
気孔に極めて狭い箇所（点接触部）が断続的に存在する
構造となっていることが判明した。すなわち、この狭い
箇所の存在によって、生体骨の浸入が阻まれてしまい、
骨増殖性が劣るものと考えられた。
発明では、従来の製造方法による多孔質体からなる生体
インプラント材料について、その低い骨増殖性の原因を
検討した。その結果、例えば、１００μｍの可燃性粒子
を導入しても、焼成後に形成される気孔は、図２に示す
ように単独で存在するかまたは気孔同士の点接触により
かろうじて連通しているのみであり、ひとつの連続した
気孔に極めて狭い箇所（点接触部）が断続的に存在する
構造となっていることが判明した。すなわち、この狭い
箇所の存在によって、生体骨の浸入が阻まれてしまい、
骨増殖性が劣るものと考えられた。
【０００９】本発明の生体インプラント材料の最も大き
な特徴は、上記の構造体から粒子連結構造間に形成され
る大きさ２〜８００μｍの気孔が三次元的に連通してな
る空隙部を有する気孔構造にある。これらの気孔は、単
に連続した開気孔で気孔径が大きいだけでなく、各気孔
中に生体骨の浸入を妨げる極端に気孔径の狭い箇所がな
いため、生体骨の浸入が極めて容易で高い生体親和性を
示す。
な特徴は、上記の構造体から粒子連結構造間に形成され
る大きさ２〜８００μｍの気孔が三次元的に連通してな
る空隙部を有する気孔構造にある。これらの気孔は、単
に連続した開気孔で気孔径が大きいだけでなく、各気孔
中に生体骨の浸入を妨げる極端に気孔径の狭い箇所がな
いため、生体骨の浸入が極めて容易で高い生体親和性を
示す。
【００１０】これは、原料粉末から調製された略球状の
原料顆粒を可燃性のダミー粒子と共に、顆粒を潰さない
ように、しかもほぼ最密充填に近い状態で成形した後、
焼成することにより、可燃性のダミー粒子が焼失し、そ
の跡にできる個々の粒子欠損部が隣接する粒子欠損部と
比較的大きな気孔径を維持しながら連通しつつ連続気孔
を形成し、各気孔間の連通部に２μｍ未満の極めて狭い
箇所が生じない構造が得られることを見い出したもので
ある。また、略球状の顆粒同士は最密に充填されてお
り、焼成によるネックの成長も良好で機械的強度も同一
の気孔率を有する従来の多孔質体と比較して大きいのも
特徴である。このような気孔構造は、従来からの多孔質
体の製造方法で得るのは困難であったが、本発明の製造
方法によれば容易に得ることが可能である。
原料顆粒を可燃性のダミー粒子と共に、顆粒を潰さない
ように、しかもほぼ最密充填に近い状態で成形した後、
焼成することにより、可燃性のダミー粒子が焼失し、そ
の跡にできる個々の粒子欠損部が隣接する粒子欠損部と
比較的大きな気孔径を維持しながら連通しつつ連続気孔
を形成し、各気孔間の連通部に２μｍ未満の極めて狭い
箇所が生じない構造が得られることを見い出したもので
ある。また、略球状の顆粒同士は最密に充填されてお
り、焼成によるネックの成長も良好で機械的強度も同一
の気孔率を有する従来の多孔質体と比較して大きいのも
特徴である。このような気孔構造は、従来からの多孔質
体の製造方法で得るのは困難であったが、本発明の製造
方法によれば容易に得ることが可能である。
【００１１】上記の生体インプラント材料において、粒
子の大きさを１０〜８００μｍとしたのは、１０μｍ未
満では良好な気孔が形成され難く生体親和性が劣り、８
００μｍより大きいと強度が著しく低く、指で擦っても
粒子の脱落が起こり、操作性が極めて悪くなるためであ
る。また、前記粒子が略球状であると粒子の充填、粒子
間の接触が良好となり、焼成時に粒子間のネックが成長
し易くなるため、強度が高くなりハンドリング性の優れ
た生体インプラント材料が得られるので好ましい。更に
前記粒子が気孔径２μｍ以下の開気孔を有すると生体骨
との結合性がさらに良好となるので望ましい。
子の大きさを１０〜８００μｍとしたのは、１０μｍ未
満では良好な気孔が形成され難く生体親和性が劣り、８
００μｍより大きいと強度が著しく低く、指で擦っても
粒子の脱落が起こり、操作性が極めて悪くなるためであ
る。また、前記粒子が略球状であると粒子の充填、粒子
間の接触が良好となり、焼成時に粒子間のネックが成長
し易くなるため、強度が高くなりハンドリング性の優れ
た生体インプラント材料が得られるので好ましい。更に
前記粒子が気孔径２μｍ以下の開気孔を有すると生体骨
との結合性がさらに良好となるので望ましい。
【００１２】材料は特に限定されないが、セラミックス
が生体親和性の点から好ましく、アルミナ系セラミック
ス、ジルコニア系セラミックス、アルミナ−ジルコニア
系セラミックス等の生体不活性材料、あるいは、水酸ア
パタイトもしくは第三リン酸カルシウムを初めとしたリ
ン酸カルシウム系セラミックスが好ましい。これらのセ
ラミックスは主成分であるアルミナ、ジルコニア等の他
に、シリカ、マグネシア、カルシア、イットリア等の焼
結助剤成分またはガラス成分等を含むものであってもよ
いことは言うまでもない。更に最も好ましくは、生体親
和性に極めて優れる水酸化アパタイトと第三リン酸カル
シウムとの混合相からなる材料である。
が生体親和性の点から好ましく、アルミナ系セラミック
ス、ジルコニア系セラミックス、アルミナ−ジルコニア
系セラミックス等の生体不活性材料、あるいは、水酸ア
パタイトもしくは第三リン酸カルシウムを初めとしたリ
ン酸カルシウム系セラミックスが好ましい。これらのセ
ラミックスは主成分であるアルミナ、ジルコニア等の他
に、シリカ、マグネシア、カルシア、イットリア等の焼
結助剤成分またはガラス成分等を含むものであってもよ
いことは言うまでもない。更に最も好ましくは、生体親
和性に極めて優れる水酸化アパタイトと第三リン酸カル
シウムとの混合相からなる材料である。
【００１３】上記生体インプラント材料の製造方法にお
いて、原料粉末の平均粒子径を５μｍ以下としたのは、
平均粒子径が５μｍを越えると粒子内及び粒子間のネッ
クが成長しにくくなり、粒子の連結した多孔質体構造が
得られないため、焼成体から粒子の脱落が起こるなど、
生体インプラント材料として好ましい強度が得られない
からである。原料粉末の平均粒子径を３μｍ以下とする
とさらに強度が上がるため、より好ましい。
いて、原料粉末の平均粒子径を５μｍ以下としたのは、
平均粒子径が５μｍを越えると粒子内及び粒子間のネッ
クが成長しにくくなり、粒子の連結した多孔質体構造が
得られないため、焼成体から粒子の脱落が起こるなど、
生体インプラント材料として好ましい強度が得られない
からである。原料粉末の平均粒子径を３μｍ以下とする
とさらに強度が上がるため、より好ましい。
【００１４】上記の原料粉末から一旦粒子径１０〜８０
０μｍの原料顆粒を形成する。その方法は特に限定され
ず、例えば一旦乾式プレス成形した成形体を粉砕し、フ
ルイ分けを行なって所望の粒子径を得る方法も良いが、
最も好ましくはスプレードライヤを用いた噴霧乾燥法で
ある。この方法を用いると、上記原料顆粒が略球状とな
るため充填性が著しく向上し、粒子連結構造が得られ易
くなる。具体的には、原料粉末にポリエチレンオキサイ
ド（ＰＥＯ）あるいはエマルジョン型アクリル系バイン
ダなどの有機バインダーと分散剤、水などを加えて粘度
５〜３０ｃｐのスラリを調製し、スプレードライヤで２
０〜８００μｍの顆粒に造粒する。この時、スプレード
ライヤの操作条件（スラリの濃度、スピンドルの回転速
度、乾燥温度等）により目的とする生体インプラント材
料の構造に適した原料顆粒の粒子径を制御することがで
きる。得られた顆粒はフルイ分けによりさらに所望の粒
子径に調整される。なおスプレードライヤの条件によっ
ては原料顆粒内に数μｍ〜数十μｍ以上の空洞ができる
場合もあるが、そのまま使用することができる。
０μｍの原料顆粒を形成する。その方法は特に限定され
ず、例えば一旦乾式プレス成形した成形体を粉砕し、フ
ルイ分けを行なって所望の粒子径を得る方法も良いが、
最も好ましくはスプレードライヤを用いた噴霧乾燥法で
ある。この方法を用いると、上記原料顆粒が略球状とな
るため充填性が著しく向上し、粒子連結構造が得られ易
くなる。具体的には、原料粉末にポリエチレンオキサイ
ド（ＰＥＯ）あるいはエマルジョン型アクリル系バイン
ダなどの有機バインダーと分散剤、水などを加えて粘度
５〜３０ｃｐのスラリを調製し、スプレードライヤで２
０〜８００μｍの顆粒に造粒する。この時、スプレード
ライヤの操作条件（スラリの濃度、スピンドルの回転速
度、乾燥温度等）により目的とする生体インプラント材
料の構造に適した原料顆粒の粒子径を制御することがで
きる。得られた顆粒はフルイ分けによりさらに所望の粒
子径に調整される。なおスプレードライヤの条件によっ
ては原料顆粒内に数μｍ〜数十μｍ以上の空洞ができる
場合もあるが、そのまま使用することができる。
【００１５】本発明で用いる可燃性物質は、焼成段階に
燃焼して除去可能な有機質物質であれば特に限定されな
いが、カーボンやアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂など
の略球状のビーズが良好な粒子連結構造を形成し易いた
め、好ましい。この可燃性物質は、本発明の独特の気孔
構造を形成させるものである。
燃焼して除去可能な有機質物質であれば特に限定されな
いが、カーボンやアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂など
の略球状のビーズが良好な粒子連結構造を形成し易いた
め、好ましい。この可燃性物質は、本発明の独特の気孔
構造を形成させるものである。
【００１６】この可燃性物質の粒子径を２μｍ〜１６０
０μｍとしたのは、２μｍより小さいと気孔の量が増加
するのみで、２μｍ以上の大きな気孔が三次元的に連通
した空隙部が得られないからである。一方、１６００μ
ｍより大きくなると、気孔同士の連続性に乏しく、良好
な気孔構造が形成されないと同時に、１０００μｍを越
える極めて大きな気孔が形成されてしまうため、強度が
著しく低下し指で触っても粒子の脱落や潰れが発生する
ため好ましくない。
０μｍとしたのは、２μｍより小さいと気孔の量が増加
するのみで、２μｍ以上の大きな気孔が三次元的に連通
した空隙部が得られないからである。一方、１６００μ
ｍより大きくなると、気孔同士の連続性に乏しく、良好
な気孔構造が形成されないと同時に、１０００μｍを越
える極めて大きな気孔が形成されてしまうため、強度が
著しく低下し指で触っても粒子の脱落や潰れが発生する
ため好ましくない。
【００１７】また、上記原料顆粒と上記可燃性物質とが
略球状であるほど、これらの充填性、接触性が良好とな
り、焼成後の強度が高くなると共に好ましい気孔構造が
得られるので好ましい。さらに、可燃性物質の直径（Ｓ
1）と原料顆粒の直径（Ｓ2 ）との比率（Ｓ1／Ｓ2）を
０.２ 〜５としたのは、０.２未満では、可燃性物質を
導入すると気孔率の上昇には効果があるが、本発明の特
徴である粒子連結構造中に２μｍ以上の大きな気孔が三
次元的に連通した空隙部を有する独特の気孔構造を形成
できないからであり、同様に５以上では形成される気孔
間の連続性が乏しく点接触的となり、十分な生体骨の侵
入が起こらず生体親和性が低く、また強度も著しく低
く、ハンドリングに耐えないからである。前記比率（Ｓ
1／Ｓ2）としてより好ましいのは ０.５〜２の範囲であ
る。
略球状であるほど、これらの充填性、接触性が良好とな
り、焼成後の強度が高くなると共に好ましい気孔構造が
得られるので好ましい。さらに、可燃性物質の直径（Ｓ
1）と原料顆粒の直径（Ｓ2 ）との比率（Ｓ1／Ｓ2）を
０.２ 〜５としたのは、０.２未満では、可燃性物質を
導入すると気孔率の上昇には効果があるが、本発明の特
徴である粒子連結構造中に２μｍ以上の大きな気孔が三
次元的に連通した空隙部を有する独特の気孔構造を形成
できないからであり、同様に５以上では形成される気孔
間の連続性が乏しく点接触的となり、十分な生体骨の侵
入が起こらず生体親和性が低く、また強度も著しく低
く、ハンドリングに耐えないからである。前記比率（Ｓ
1／Ｓ2）としてより好ましいのは ０.５〜２の範囲であ
る。
【００１８】上記原料顆粒と可燃性物質とを混合し、成
形圧１〜１００Ｋｇ／ｃｍ2 で金型プレスあるいはラバ
ープレス、水中プレスなどで成形する。このとき、強度
のある多孔質体を得るために、原料顆粒を変形・破損さ
せることなく原料顆粒と可燃性物質とが最密充填に近い
状態で成形されることが望ましい。ここで成形圧を１〜
１００Ｋｇ／ｃｍ2 としたのは、１Ｋｇ／ｃｍ2 以下で
は粒子の充填が充分でなく、焼成してもネックの成長が
不十分で強度が低いため、粒子が脱落し易くハンドリン
グ性の低い多孔質体となり、切削加工に耐えられないか
らである。一方、１００Ｋｇ／ｃｍ2 以上では原料顆粒
が押し潰されて形状が破損し、得られる焼成体中の気孔
間の連続性が悪くなり生体親和性が劣ることとなるので
好ましくない。この成形時の適正圧力は原料顆粒の機械
的強度、即ち、原料粉末の粒子径や原料顆粒の調製条件
に依存するが、本発明範囲内で圧力を変えて先行試験を
行うことにより容易に決定できる。造粒した原料顆粒を
この様な従来よりも低い圧力で成形することは、原料顆
粒を潰すことなく原料顆粒同士を密にしかも均一に接触
させることができ、粒子連結構造を形成する上で好まし
い。
形圧１〜１００Ｋｇ／ｃｍ2 で金型プレスあるいはラバ
ープレス、水中プレスなどで成形する。このとき、強度
のある多孔質体を得るために、原料顆粒を変形・破損さ
せることなく原料顆粒と可燃性物質とが最密充填に近い
状態で成形されることが望ましい。ここで成形圧を１〜
１００Ｋｇ／ｃｍ2 としたのは、１Ｋｇ／ｃｍ2 以下で
は粒子の充填が充分でなく、焼成してもネックの成長が
不十分で強度が低いため、粒子が脱落し易くハンドリン
グ性の低い多孔質体となり、切削加工に耐えられないか
らである。一方、１００Ｋｇ／ｃｍ2 以上では原料顆粒
が押し潰されて形状が破損し、得られる焼成体中の気孔
間の連続性が悪くなり生体親和性が劣ることとなるので
好ましくない。この成形時の適正圧力は原料顆粒の機械
的強度、即ち、原料粉末の粒子径や原料顆粒の調製条件
に依存するが、本発明範囲内で圧力を変えて先行試験を
行うことにより容易に決定できる。造粒した原料顆粒を
この様な従来よりも低い圧力で成形することは、原料顆
粒を潰すことなく原料顆粒同士を密にしかも均一に接触
させることができ、粒子連結構造を形成する上で好まし
い。
【００１９】その後、得られた成形体を焼成するが、ま
ず１００〜５００℃に加熱して可燃性物質を燃焼除去
し、更に温度を上げて、原料顆粒内、原料顆粒間のネッ
クを成長させることにより粒子間結合が進み、目的とす
る生体インプラント材料が得られる。この焼成温度は用
いる材料組成に依存し、例えばアルミナ系では１２００
〜１６５０℃、ジルコニア系では１１００〜１８００
℃、アルミナ−ジルコニア系では１２００〜１７００℃
である。リン酸カルシウム系セラミックス原料では９０
０℃〜１４００℃である。それぞれの組成系で、焼成温
度が所定の温度より低いと粒子間のネック成長が進行せ
ず、粒子連結構造を備える生体インプラント材料が得ら
れない。焼成温度が所定の温度を越えても、形成させた
粒子連結構造の崩壊が起こるため好ましくない。
ず１００〜５００℃に加熱して可燃性物質を燃焼除去
し、更に温度を上げて、原料顆粒内、原料顆粒間のネッ
クを成長させることにより粒子間結合が進み、目的とす
る生体インプラント材料が得られる。この焼成温度は用
いる材料組成に依存し、例えばアルミナ系では１２００
〜１６５０℃、ジルコニア系では１１００〜１８００
℃、アルミナ−ジルコニア系では１２００〜１７００℃
である。リン酸カルシウム系セラミックス原料では９０
０℃〜１４００℃である。それぞれの組成系で、焼成温
度が所定の温度より低いと粒子間のネック成長が進行せ
ず、粒子連結構造を備える生体インプラント材料が得ら
れない。焼成温度が所定の温度を越えても、形成させた
粒子連結構造の崩壊が起こるため好ましくない。
【００２０】本発明で粒子連結構造を形成するための製
造方法に用いる原料として特に好ましいのは、生体イン
プラント材料の主成分となるセラミックス原料粉末とガ
ラス粉末との混合物からなる液相焼結可能な材料であ
る。例えば、水酸化アパタイト原料粉末とリン酸カルシ
ウム系ガラス粉末との混合粉末が好ましい例として挙げ
られる。この混合粉末は、焼成時に化学的に反応してガ
ラス粉末は消失し、生体親和性に優れた水酸アパタイト
と第三リン酸カルシウムとの混合相、あるいは第三リン
酸カルシウム相となる。この時、ガラス粉末が焼成中に
液相を生成し、微細な水酸アパタイト原料粉末間及び原
料顆粒間の接合（ネック形成）を著しく促進し、強固に
連結した粒子連結構造を形成する。このネックの成長は
高い気孔率と機械的強度を両立させる上で極めて重要な
因子である。他の原料粉末を用いても目的の生体インプ
ラント材料は得られるが、焼成時のネックの成長を十分
に形成するためには成形時や焼成時の条件のより適格な
調製を必要とする場合もある。
造方法に用いる原料として特に好ましいのは、生体イン
プラント材料の主成分となるセラミックス原料粉末とガ
ラス粉末との混合物からなる液相焼結可能な材料であ
る。例えば、水酸化アパタイト原料粉末とリン酸カルシ
ウム系ガラス粉末との混合粉末が好ましい例として挙げ
られる。この混合粉末は、焼成時に化学的に反応してガ
ラス粉末は消失し、生体親和性に優れた水酸アパタイト
と第三リン酸カルシウムとの混合相、あるいは第三リン
酸カルシウム相となる。この時、ガラス粉末が焼成中に
液相を生成し、微細な水酸アパタイト原料粉末間及び原
料顆粒間の接合（ネック形成）を著しく促進し、強固に
連結した粒子連結構造を形成する。このネックの成長は
高い気孔率と機械的強度を両立させる上で極めて重要な
因子である。他の原料粉末を用いても目的の生体インプ
ラント材料は得られるが、焼成時のネックの成長を十分
に形成するためには成形時や焼成時の条件のより適格な
調製を必要とする場合もある。
【００２１】
【作用】本発明により生体親和性に優れた生体インプラ
ント材料が得られるのは、未だ推察も含まれるが、概ね
以下のような作用によるものである。本発明の生体イン
プラント材料の最も大きな特徴は、前述したとおり、粒
子連結構造間に存在する大きさ２〜８００μｍの気孔が
三次元的に連通してなる空隙部を有する気孔構造にあ
る。これらの空隙部は、単に大きな気孔同士が各々の接
触点である一部分を介して連通した連続気孔となってい
る従来の気孔構造とは全く異なり、気孔径の大きさを維
持しつつ連通された連続気孔を備えている。
ント材料が得られるのは、未だ推察も含まれるが、概ね
以下のような作用によるものである。本発明の生体イン
プラント材料の最も大きな特徴は、前述したとおり、粒
子連結構造間に存在する大きさ２〜８００μｍの気孔が
三次元的に連通してなる空隙部を有する気孔構造にあ
る。これらの空隙部は、単に大きな気孔同士が各々の接
触点である一部分を介して連通した連続気孔となってい
る従来の気孔構造とは全く異なり、気孔径の大きさを維
持しつつ連通された連続気孔を備えている。
【００２２】この様な気孔構造の差は、水銀圧入法で測
定すると明らかになる。水銀圧入法による気孔径分布で
は、その測定原理上、連続した気孔の奥側において入口
側よりも大きい気孔は入口側の最も狭い部分の気孔径と
して検出される。これは、水銀の圧入が気孔の最も狭い
箇所の径と平衡な圧力で律速されるため（インクボトム
効果）である。従って、図２のように狭い箇所がある従
来の多孔質体では、通常の走査型電子顕微鏡（以下、
「ＳＥＭ」と記す）で観察される気孔径と水銀圧入法で
測定される気孔径とが大きく異なることが特徴である。
例えば、図７、図８に示す様に、従来の多孔質体をＳＥ
Ｍで観察すると１００μｍ近い気孔が観察されるにも関
わらず、水銀圧入法で測定すると１００μｍの気孔は全
く観測されず、１μｍ程度の気孔が観測されるだけであ
る。即ち、従来の製造方法による多孔質体では、大きな
内部気孔が形成されているにも関わらず、その気孔間を
つなぐ連通部に極めて狭い箇所があるため、水銀圧入法
では気孔径が小さく測定され、両測定法の結果が一致し
ない。また、この極めて狭い箇所が生体骨の浸入を妨げ
るものと考える。
定すると明らかになる。水銀圧入法による気孔径分布で
は、その測定原理上、連続した気孔の奥側において入口
側よりも大きい気孔は入口側の最も狭い部分の気孔径と
して検出される。これは、水銀の圧入が気孔の最も狭い
箇所の径と平衡な圧力で律速されるため（インクボトム
効果）である。従って、図２のように狭い箇所がある従
来の多孔質体では、通常の走査型電子顕微鏡（以下、
「ＳＥＭ」と記す）で観察される気孔径と水銀圧入法で
測定される気孔径とが大きく異なることが特徴である。
例えば、図７、図８に示す様に、従来の多孔質体をＳＥ
Ｍで観察すると１００μｍ近い気孔が観察されるにも関
わらず、水銀圧入法で測定すると１００μｍの気孔は全
く観測されず、１μｍ程度の気孔が観測されるだけであ
る。即ち、従来の製造方法による多孔質体では、大きな
内部気孔が形成されているにも関わらず、その気孔間を
つなぐ連通部に極めて狭い箇所があるため、水銀圧入法
では気孔径が小さく測定され、両測定法の結果が一致し
ない。また、この極めて狭い箇所が生体骨の浸入を妨げ
るものと考える。
【００２３】これに対し、本発明の生体インプラント材
料は、図１に示すように、形成された２〜８００μｍの
気孔が三次元的に連通してなる空隙部を有するものであ
って、従来の多孔質体のように気孔径の極めて狭い箇所
がなく、ＳＥＭで観察される気孔径と水銀圧入法による
気孔径とは良い一致を示す。そして、このような気孔構
造を備えることにより、生体内に埋植した後において空
隙部への体液の浸入が非常に容易となり、新生骨の成長
が促進され、生体骨の誘導性に優れた高い生体親和性が
達成される。
料は、図１に示すように、形成された２〜８００μｍの
気孔が三次元的に連通してなる空隙部を有するものであ
って、従来の多孔質体のように気孔径の極めて狭い箇所
がなく、ＳＥＭで観察される気孔径と水銀圧入法による
気孔径とは良い一致を示す。そして、このような気孔構
造を備えることにより、生体内に埋植した後において空
隙部への体液の浸入が非常に容易となり、新生骨の成長
が促進され、生体骨の誘導性に優れた高い生体親和性が
達成される。
【００２４】
【実施例】以下に本発明を実施例により具体的に説明す
る。 〔実施例１〕表１〜表４に示す調製条件に従い、まず、
平均粒子径 ０.６μｍの水酸化アパタイト粉末に５重量
％のリン酸カルシウム系ガラスフリット（ＣａＯ−Ｐ2
Ｏ5が９０モル％以上）を加えた混合粉末を原料粉末と
して用い、これにポリエチレンオキサイド系のバインダ
を添加して水系のスラリを調製した。このスラリをスプ
レードライヤで顆粒状に造粒し、さらに分級によりそれ
ぞれ平均粒子径約３０μｍ、６０μｍ、９０μｍ、３０
０μｍの４種類の原料顆粒を得た。可燃性物質として
は、粒子径７μｍ、２０μｍ、６０μｍ、１３０μｍ、
３００μｍの球状のアクリル系可燃性物質を用意し、上
記原料顆粒と所定の量の割合で乾式混合した。この混合
物を用いて金型プレス法により成形圧力０.５〜５００
Ｋｇ／ｃｍ2の各圧力で直径１０ｍｍの円柱試料に成形
した。得られた成形体を電気炉にて昇温速度３００℃／
時間で、１１００℃或いは１３００℃の温度で２時間保
持の焼成を行ない、試料１〜３１を得た。
る。 〔実施例１〕表１〜表４に示す調製条件に従い、まず、
平均粒子径 ０.６μｍの水酸化アパタイト粉末に５重量
％のリン酸カルシウム系ガラスフリット（ＣａＯ−Ｐ2
Ｏ5が９０モル％以上）を加えた混合粉末を原料粉末と
して用い、これにポリエチレンオキサイド系のバインダ
を添加して水系のスラリを調製した。このスラリをスプ
レードライヤで顆粒状に造粒し、さらに分級によりそれ
ぞれ平均粒子径約３０μｍ、６０μｍ、９０μｍ、３０
０μｍの４種類の原料顆粒を得た。可燃性物質として
は、粒子径７μｍ、２０μｍ、６０μｍ、１３０μｍ、
３００μｍの球状のアクリル系可燃性物質を用意し、上
記原料顆粒と所定の量の割合で乾式混合した。この混合
物を用いて金型プレス法により成形圧力０.５〜５００
Ｋｇ／ｃｍ2の各圧力で直径１０ｍｍの円柱試料に成形
した。得られた成形体を電気炉にて昇温速度３００℃／
時間で、１１００℃或いは１３００℃の温度で２時間保
持の焼成を行ない、試料１〜３１を得た。
【００２５】得られた各試料について、気孔率、開気孔
率、水銀圧入法による気孔径、ＳＥＭ観察、粒子脱落状
態について調査した。気孔率（全気孔率）及び開気孔率
は、各試料の真比重、嵩比重及び見掛け比重を測定し、
これらから周知の算出方法により求めた。その結果を表
２、表４に示す。また、Ｘ線回折法により焼成体表面の
結晶相を同定したところ、すべて第三リン酸カルシウム
と水酸化アパタイトの複合結晶相となっていた。
率、水銀圧入法による気孔径、ＳＥＭ観察、粒子脱落状
態について調査した。気孔率（全気孔率）及び開気孔率
は、各試料の真比重、嵩比重及び見掛け比重を測定し、
これらから周知の算出方法により求めた。その結果を表
２、表４に示す。また、Ｘ線回折法により焼成体表面の
結晶相を同定したところ、すべて第三リン酸カルシウム
と水酸化アパタイトの複合結晶相となっていた。
【００２６】本発明の範囲では、三次元的に連通した気
孔（開気孔率＞９５％）が形成されただけでなく、水銀
圧入法による気孔径分布にも、良好な数十μｍ以上の気
孔が観測された。気孔中の最も狭い箇所でも数十μｍ
と、大きな気孔が連続的に形成されていることを示して
いた。指等で擦っても容易に粒子の脱落は起こらず、通
常のハンドリングでは破損しない高強度の生体インプラ
ント材料が得られた。また良好な機械加工性も示した。
代表的な試料９及び試料１５について、その微細組織を
示すＳＥＭ写真をそれぞれ図３と図５に、また水銀圧入
法による気孔径分布を図４と図６に示す。
孔（開気孔率＞９５％）が形成されただけでなく、水銀
圧入法による気孔径分布にも、良好な数十μｍ以上の気
孔が観測された。気孔中の最も狭い箇所でも数十μｍ
と、大きな気孔が連続的に形成されていることを示して
いた。指等で擦っても容易に粒子の脱落は起こらず、通
常のハンドリングでは破損しない高強度の生体インプラ
ント材料が得られた。また良好な機械加工性も示した。
代表的な試料９及び試料１５について、その微細組織を
示すＳＥＭ写真をそれぞれ図３と図５に、また水銀圧入
法による気孔径分布を図４と図６に示す。
【００２７】ＳＥＭの観察では、大きさ約５０μｍのリ
ン酸カルシウム系のセラミックス球が充填して連結した
粒子連結構造を有し、該粒子連結構造中に原料顆粒の欠
損部による空隙部が確認された。この空隙部は、三次元
的に連通した数十μｍの気孔からなるものであった。ま
た特に１１００℃で焼成した場合には、個々のセラミッ
クス球の内部は微細な連結した粒子からなっており、少
なくとも２μｍ以下の連続した気孔が観察された。
ン酸カルシウム系のセラミックス球が充填して連結した
粒子連結構造を有し、該粒子連結構造中に原料顆粒の欠
損部による空隙部が確認された。この空隙部は、三次元
的に連通した数十μｍの気孔からなるものであった。ま
た特に１１００℃で焼成した場合には、個々のセラミッ
クス球の内部は微細な連結した粒子からなっており、少
なくとも２μｍ以下の連続した気孔が観察された。
【００２８】水銀圧入法による気孔径分布では、特徴的
に約２０μｍ付近に大きなピークが確認された。また１
００μｍ程度の大きな気孔と、更に２μｍ以下の微細な
気孔も測定された。ＳＥＭの観察結果と良い一致を示し
ており、インクボトム効果は見られず、粒子間の連通気
孔中に狭い箇所が無いことを示唆した。
に約２０μｍ付近に大きなピークが確認された。また１
００μｍ程度の大きな気孔と、更に２μｍ以下の微細な
気孔も測定された。ＳＥＭの観察結果と良い一致を示し
ており、インクボトム効果は見られず、粒子間の連通気
孔中に狭い箇所が無いことを示唆した。
【００２９】〔実施例２〕平均粒子径 １.１μｍのアル
ミナ系セラミックス原料粉末を用い、表３及び表４に示
した条件のもと実施例１と同様な手順で試料３２〜３７
を得た。これらの試料においては大きさ約２０〜８０μ
ｍのアルミナセラミックス球が充填して連結した粒子連
結構造を有し、該粒子連結構造中に数十μｍの気孔が三
次元的に連結して形成された空隙部が確認された。ま
た、表４に示した様に、機械的強度は特に良好であり、
粗いハンドリングを行なっても粒子の脱落や破損は起こ
らず、機械加工性も高いものであった。
ミナ系セラミックス原料粉末を用い、表３及び表４に示
した条件のもと実施例１と同様な手順で試料３２〜３７
を得た。これらの試料においては大きさ約２０〜８０μ
ｍのアルミナセラミックス球が充填して連結した粒子連
結構造を有し、該粒子連結構造中に数十μｍの気孔が三
次元的に連結して形成された空隙部が確認された。ま
た、表４に示した様に、機械的強度は特に良好であり、
粗いハンドリングを行なっても粒子の脱落や破損は起こ
らず、機械加工性も高いものであった。
【００３０】〔実施例３〕平均粒子径 ０.８μｍのジル
コニア系セラミックス原料粉末を用い、表３及び表４に
示した条件のもと実施例１と同様な手順で試料３８〜４
３を得た。これらの試料においても大きさ約２０〜８０
μｍのジルコニア系セラミックス球が充填して連結した
粒子連結構造を有し、該粒子連結構造中に数十μｍの気
孔が三次元的に連結して形成された空隙部が確認され
た。また、機械的強度は実施例２と同様にかなり良好
で、機械加工性も高いものであった。
コニア系セラミックス原料粉末を用い、表３及び表４に
示した条件のもと実施例１と同様な手順で試料３８〜４
３を得た。これらの試料においても大きさ約２０〜８０
μｍのジルコニア系セラミックス球が充填して連結した
粒子連結構造を有し、該粒子連結構造中に数十μｍの気
孔が三次元的に連結して形成された空隙部が確認され
た。また、機械的強度は実施例２と同様にかなり良好
で、機械加工性も高いものであった。
【００３１】〔比較例１〕表５及び表６に示したよう
に、実施例１と同じく水酸化アパタイト粉末に５重量％
のリン酸カルシウム系ガラスフリットを加えた混合粉末
を原料粉末として用いたが、スプレードライヤによる顆
粒の調製を行なわずに球状のアクリル系可燃性物質と混
合した。更にこれにアクリル系バインダを３％添加した
素地を調製し、金型プレスを用いて成形圧力８００Ｋｇ
／ｃｍ2 で成形し焼成して、試料４４〜４９を得た。こ
れらの試料では高い気孔率のものが得られ、ＳＥＭ観察
（図７）でも数十μｍの大きな気孔が観察されたが、水
銀圧入法での測定（図８）では１μｍ以下の気孔しか観
測されなかった。大きな気孔同士の連通が点接触的に形
成され、１μｍ程度の狭い箇所を通じて連通しているの
みであることを示していた。
に、実施例１と同じく水酸化アパタイト粉末に５重量％
のリン酸カルシウム系ガラスフリットを加えた混合粉末
を原料粉末として用いたが、スプレードライヤによる顆
粒の調製を行なわずに球状のアクリル系可燃性物質と混
合した。更にこれにアクリル系バインダを３％添加した
素地を調製し、金型プレスを用いて成形圧力８００Ｋｇ
／ｃｍ2 で成形し焼成して、試料４４〜４９を得た。こ
れらの試料では高い気孔率のものが得られ、ＳＥＭ観察
（図７）でも数十μｍの大きな気孔が観察されたが、水
銀圧入法での測定（図８）では１μｍ以下の気孔しか観
測されなかった。大きな気孔同士の連通が点接触的に形
成され、１μｍ程度の狭い箇所を通じて連通しているの
みであることを示していた。
【００３２】〔比較例２〕表５及び表６に示したよう
に、実施例１と同様の原料粉末を用いたが、成形圧を
０.５Ｋｇ／ｃｍ2、２００Ｋｇ／ｃｍ2 で行ない、試料
５０〜５３を得た。成形圧が０.５Ｋｇ／ｃｍ2 の場合
（試料５０,５１）では焼成体の形状が保持されず、ハ
ンドリング可能な焼成体は得られなかった。一方、２０
０Ｋｇ／ｃｍ2 の場合（試料５２，５３）では、水銀圧
入法による測定の結果、１μｍ以下の気孔しか観測され
なかった。
に、実施例１と同様の原料粉末を用いたが、成形圧を
０.５Ｋｇ／ｃｍ2、２００Ｋｇ／ｃｍ2 で行ない、試料
５０〜５３を得た。成形圧が０.５Ｋｇ／ｃｍ2 の場合
（試料５０,５１）では焼成体の形状が保持されず、ハ
ンドリング可能な焼成体は得られなかった。一方、２０
０Ｋｇ／ｃｍ2 の場合（試料５２，５３）では、水銀圧
入法による測定の結果、１μｍ以下の気孔しか観測され
なかった。
【００３３】〔比較例３〕表５及び表６に示したよう
に、可燃性物質を添加しなかった点を除いて実施例１と
同様にして試料５４〜５５を得た。これらの試料では、
水銀圧入法による測定の結果、５μｍ以下の気孔しか観
測されなかった。
に、可燃性物質を添加しなかった点を除いて実施例１と
同様にして試料５４〜５５を得た。これらの試料では、
水銀圧入法による測定の結果、５μｍ以下の気孔しか観
測されなかった。
【００３４】〔比較例４〕表５及び表６に示したよう
に、原料顆粒の大きさ（Ｓ2）と可燃性物質（Ｓ1）の比
率（Ｓ1／Ｓ2）を ０.２以下または５以上で行なった点
を除いて実施例１と同様にして試料５６〜６５を得た。
これらの試料では、水銀圧入法による測定の結果、５μ
ｍ以下の気孔しか観測されなかった。 また粒子径１.５
μｍの可燃性物質を添加した試料５６及び試料５７では
均質な混合が困難で、焼成体に大きな空洞が生じ、割れ
が発生した。
に、原料顆粒の大きさ（Ｓ2）と可燃性物質（Ｓ1）の比
率（Ｓ1／Ｓ2）を ０.２以下または５以上で行なった点
を除いて実施例１と同様にして試料５６〜６５を得た。
これらの試料では、水銀圧入法による測定の結果、５μ
ｍ以下の気孔しか観測されなかった。 また粒子径１.５
μｍの可燃性物質を添加した試料５６及び試料５７では
均質な混合が困難で、焼成体に大きな空洞が生じ、割れ
が発生した。
【００３５】〔比較例５〕表５及び表６に示したよう
に、出発原料の水酸化アパタイト粉末に平均粒子径８.
８μｍ の粒子を用いた点を除いて実施例１と同様にし
て、試料６６〜６７を得た。これらの試料では焼成体の
ネック成長が不十分で、焼成中に割れが生じたり、脆く
指で触ると容易に破壊した。
に、出発原料の水酸化アパタイト粉末に平均粒子径８.
８μｍ の粒子を用いた点を除いて実施例１と同様にし
て、試料６６〜６７を得た。これらの試料では焼成体の
ネック成長が不十分で、焼成中に割れが生じたり、脆く
指で触ると容易に破壊した。
【００３６】〔比較例６〕表５及び表６に示したよう
に、実施例１と同じく水酸化アパタイト粉末に５重量％
のリン酸カルシウム系ガラスフリットを加えた混合粉末
を原料粉末として用い、これにアクリル系バインダを３
％添加した後、成形圧８００Ｋｇ／ｃｍ2 で成形し、こ
れを粉砕して篩いで分級し平均粒子径１２００μｍの原
料顆粒を調製した。この原料顆粒と球状のアクリル系可
燃性物質とを混合した素地を用い、その後は実施例１と
同様して試料６８〜６９を得た。これらの試料では焼成
体のネック成長が不十分で、焼成中に割れが生じたり、
脆く指で触ると容易に破壊した。
に、実施例１と同じく水酸化アパタイト粉末に５重量％
のリン酸カルシウム系ガラスフリットを加えた混合粉末
を原料粉末として用い、これにアクリル系バインダを３
％添加した後、成形圧８００Ｋｇ／ｃｍ2 で成形し、こ
れを粉砕して篩いで分級し平均粒子径１２００μｍの原
料顆粒を調製した。この原料顆粒と球状のアクリル系可
燃性物質とを混合した素地を用い、その後は実施例１と
同様して試料６８〜６９を得た。これらの試料では焼成
体のネック成長が不十分で、焼成中に割れが生じたり、
脆く指で触ると容易に破壊した。
【００３７】
【発明の効果】以上のように、本発明の生体インプラン
ト材料は、粒子連結構造間に存在する大きさ２〜８００
μｍの気孔が三次元的に連通してなる空隙部を有する気
孔構造を備え、各気孔間の連通部に２μｍ未満の極めて
狭い箇所が生じないようにしたことにより、埋植後にお
いて空隙部への体液の浸入が非常に容易となり、新生骨
の成長が促進され、生体骨の誘導性に優れた高い生体親
和性を発揮することができる。
ト材料は、粒子連結構造間に存在する大きさ２〜８００
μｍの気孔が三次元的に連通してなる空隙部を有する気
孔構造を備え、各気孔間の連通部に２μｍ未満の極めて
狭い箇所が生じないようにしたことにより、埋植後にお
いて空隙部への体液の浸入が非常に容易となり、新生骨
の成長が促進され、生体骨の誘導性に優れた高い生体親
和性を発揮することができる。
【００３８】また、本発明の生体インプラント材料は５
０〜８０％というの高い気孔率を持つ場合であっても、
手で擦っても粒子の脱落等は起こらず、指等では潰れな
いかなり高い機械的強度を示し、生体へのインプラント
が容易となる。特に、水酸化アパタイト粉末とリン酸カ
ルシウム系ガラス粉末の混合物を原料粉末として用いた
場合には、４０〜７０体積％の高い気孔率を持っても、
手で擦っても粒子の脱落等は起こらず、指等では潰れな
いかなり高い強度を示した。また、ダイヤモンド砥石を
用いた湿式加工では容易に破損することもなく、良好に
切削加工が可能であった。
０〜８０％というの高い気孔率を持つ場合であっても、
手で擦っても粒子の脱落等は起こらず、指等では潰れな
いかなり高い機械的強度を示し、生体へのインプラント
が容易となる。特に、水酸化アパタイト粉末とリン酸カ
ルシウム系ガラス粉末の混合物を原料粉末として用いた
場合には、４０〜７０体積％の高い気孔率を持っても、
手で擦っても粒子の脱落等は起こらず、指等では潰れな
いかなり高い強度を示した。また、ダイヤモンド砥石を
用いた湿式加工では容易に破損することもなく、良好に
切削加工が可能であった。
【００３９】また、本発明の生体インプラント材料の製
造方法によれば、上記の気孔構造を備える多孔質体を容
易に効率よく製造することができる。また、本発明の生
体インプラント材料は、粒子内に微細な連続気孔を有す
るので、薬物の担持性にも優れており、薬物徐放システ
ム（ＤＤＳ）用の生体インプラント材料としても有用で
ある。
造方法によれば、上記の気孔構造を備える多孔質体を容
易に効率よく製造することができる。また、本発明の生
体インプラント材料は、粒子内に微細な連続気孔を有す
るので、薬物の担持性にも優れており、薬物徐放システ
ム（ＤＤＳ）用の生体インプラント材料としても有用で
ある。
【図１】本発明の生体インプラント材料の気孔構造を示
す概念図である。
す概念図である。
【図２】従来の生体インプラント材料の気孔構造を示す
概念図である。
概念図である。
【図３】本発明の実施例１の生体インプラント材料の微
構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。
構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図４】本発明の実施例１の生体インプラント材料の気
孔径分布を示すチャート図である。
孔径分布を示すチャート図である。
【図５】実施例１の他の生体インプラント材料の微構造
を示す走査型電子顕微鏡写真である。
を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図６】実施例１の他の生体インプラント材料の気孔径
分布を示すチャート図である。
分布を示すチャート図である。
【図７】比較例１の生体インプラント材料の微構造を示
す走査型電子顕微鏡写真である。
す走査型電子顕微鏡写真である。
【図８】比較例１の生体インプラント材料の気孔径分布
を示すチャート図である。
を示すチャート図である。
１：粒子， ２：空隙部， ３：気孔， ４：気孔連通
部
部
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
Claims (13)
- 【請求項１】 大きさ１０〜８００μｍの粒子が連結し
た粒子連結構造を備え、該粒子連結構造間に存在する大
きさ２〜８００μｍの気孔が三次元的に連通してなる空
隙部を有することを特徴とする生体インプラント材料。 - 【請求項２】 前記粒子が略球状であることを特徴とす
る請求項１に記載の生体インプラント材料。 - 【請求項３】 前記粒子が気孔径２μｍ以下の開気孔を
有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載
の生体インプラント材料。 - 【請求項４】 前記粒子がアルミナ系セラミックス、ジ
ルコニア系セラミックス、アルミナ−ジルコニア系セラ
ミックスのいずれかであることを特徴とする請求項１な
いし請求項３に記載の生体インプラント材料。 - 【請求項５】 前記粒子がリン酸カルシウム系化合物で
あることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の
生体インプラント材料。 - 【請求項６】 前記粒子が水酸化アパタイトと第三リン
酸カルシウムとの混合相からなることを特徴とする請求
項５に記載の生体インプラント材料。 - 【請求項７】 平均粒子径５μｍ以下の原料粉末を用い
て粒子径１０〜８００μｍの原料顆粒とし、これに粒子
径２〜１６００μｍの可燃性物質を混合し、成形圧１〜
１００Ｋｇ／ｃｍ2 で成形した後、焼成することを特徴
とする生体インプラント材料の製造方法。 - 【請求項８】 前記原料顆粒と可燃性物質とが略球状で
あることを特徴とする請求項７に記載の生体インプラン
ト材料の製造方法。 - 【請求項９】 前記可燃性物質の直径Ｓ1 と前記原料顆
粒の直径Ｓ2 との比率Ｓ1／Ｓ2が ０.２〜５であること
を特徴とする請求項７または請求項８に記載の生体イン
プラント材料の製造方法。 - 【請求項１０】 前記原料顆粒が結晶質セラミックス粉
末と、焼成中に液相を生成する結晶質粉末或いはガラス
粉末から選ばれる１種との混合物からなることを特徴と
する請求項７ないし請求項９に記載の生体インプラント
材料の製造方法。 - 【請求項１１】 前記原料顆粒がアルミナ系セラミック
ス原料、ジルコニア系セラミックス原料、或いはアルミ
ナ−ジルコニア系セラミックス原料の内の１種であるこ
とを特徴とする請求項７ないし請求項１０に記載の生体
インプラント材料の製造方法。 - 【請求項１２】 前記原料顆粒がリン酸カルシウム系セ
ラミックスからなることを特徴とする請求項７ないし請
求項１０に記載の生体インプラント材料の製造方法。 - 【請求項１３】 前記原料顆粒が水酸化アパタイト粉末
とリン酸カルシウム系ガラス粉末との混合物からなるこ
とを特徴とする請求項１２に記載の生体インプラント材
料の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35348893A JP3362267B2 (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 生体インプラント材料及びその製造方法 |
| US08/366,305 US5549123A (en) | 1993-12-29 | 1994-12-29 | Process for producing biocompatible implant material by firing a mixture of a granulated powder and a combustible substance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35348893A JP3362267B2 (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 生体インプラント材料及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07194688A true JPH07194688A (ja) | 1995-08-01 |
| JP3362267B2 JP3362267B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=18431184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35348893A Expired - Lifetime JP3362267B2 (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 生体インプラント材料及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5549123A (ja) |
| JP (1) | JP3362267B2 (ja) |
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