JPH10324584A - 生体、工業材料及びその製造方法 - Google Patents
生体、工業材料及びその製造方法Info
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- JPH10324584A JPH10324584A JP9147068A JP14706897A JPH10324584A JP H10324584 A JPH10324584 A JP H10324584A JP 9147068 A JP9147068 A JP 9147068A JP 14706897 A JP14706897 A JP 14706897A JP H10324584 A JPH10324584 A JP H10324584A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 生体内・外において極めて安全な材料を使用
し、短時間に且つ容易に製造することが可能であるとと
もに、幅広く利用することができるセラミックスによっ
て構成されている生体、工業材料及びその製造方法を提
供する。 【解決手段】 セラミックスに成り得る材料を加熱焼成
処理しているとともに、分極処理して、表面を負又は正
に帯電させてある。
し、短時間に且つ容易に製造することが可能であるとと
もに、幅広く利用することができるセラミックスによっ
て構成されている生体、工業材料及びその製造方法を提
供する。 【解決手段】 セラミックスに成り得る材料を加熱焼成
処理しているとともに、分極処理して、表面を負又は正
に帯電させてある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、歯骨の補強又は代
替、配管用の防錆材、コンデンサー等の電気材料等に使
用するセラミックスで構成されている生体、工業材料及
びその製造方法に関する。
替、配管用の防錆材、コンデンサー等の電気材料等に使
用するセラミックスで構成されている生体、工業材料及
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】歯骨の補強、又は歯骨の代替としての歯
骨材、配管においての防錆材、コンデンサー、圧電素地
等の電気材料として幅広い分野でセラミックスが使用さ
れるようになってきている。その中で、物理的、化学的
に安定であり、人体に対して全く害のない優れた材料で
あるバイオセラミックスが注目される。バイオセラミッ
クスにおいて歯や骨の無機主要成分であるヒドロキシア
パタイト（Ｃａ10（ＰＯ4 ）6 （ＯＨ）2 ）セラミック
スは、生体親和性材料として特に期待されている。
骨材、配管においての防錆材、コンデンサー、圧電素地
等の電気材料として幅広い分野でセラミックスが使用さ
れるようになってきている。その中で、物理的、化学的
に安定であり、人体に対して全く害のない優れた材料で
あるバイオセラミックスが注目される。バイオセラミッ
クスにおいて歯や骨の無機主要成分であるヒドロキシア
パタイト（Ｃａ10（ＰＯ4 ）6 （ＯＨ）2 ）セラミック
スは、生体親和性材料として特に期待されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の通り、主にセラ
ミックスによって構成されている従来の生体、工業材料
においては、セラミックスを結晶成長させるために、比
較的高温で加熱処理しなければならず、しかも、長時間
かかるという問題点があった。
ミックスによって構成されている従来の生体、工業材料
においては、セラミックスを結晶成長させるために、比
較的高温で加熱処理しなければならず、しかも、長時間
かかるという問題点があった。
【０００４】本発明は、上記の問題点や課題を解決する
ために、生体内・外において極めて安全な材料を使用
し、短時間に且つ容易に製造することが可能であるとと
もに、幅広い分野で利用することができるセラミックス
によって構成されている生体、工業材料及びその製造方
法を提供することを目的とする。
ために、生体内・外において極めて安全な材料を使用
し、短時間に且つ容易に製造することが可能であるとと
もに、幅広い分野で利用することができるセラミックス
によって構成されている生体、工業材料及びその製造方
法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、生体、工業材料は、セラミックスに成り得る材料
を加熱焼成処理しているとともに、分極処理して、表面
を負又は正に帯電させてあることを特徴とする。
めに、生体、工業材料は、セラミックスに成り得る材料
を加熱焼成処理しているとともに、分極処理して、表面
を負又は正に帯電させてあることを特徴とする。
【０００６】また、前記セラミックスに成り得る材料
が、アパタイト、強誘電性チタン酸バリウム、誘電率を
もつチタン酸カルシウム、又は、リン酸三カルシウムの
何れか１つ若しくは何れかの組合せであるとよい。
が、アパタイト、強誘電性チタン酸バリウム、誘電率を
もつチタン酸カルシウム、又は、リン酸三カルシウムの
何れか１つ若しくは何れかの組合せであるとよい。
【０００７】また、生体、工業材料の製造方法は、セラ
ミックスに成り得る材料を加熱焼成させた後、電極に当
てて分極化させ、表面を負又は正に帯電させて、常温に
なるまで冷却させていることを特徴とする。
ミックスに成り得る材料を加熱焼成させた後、電極に当
てて分極化させ、表面を負又は正に帯電させて、常温に
なるまで冷却させていることを特徴とする。
【０００８】さらに、前記セラミックスに成り得る材料
を水蒸気の中にいれて加熱焼成させているとよい。ま
た、前記セラミックスに成り得る材料が、アパタイト、
強誘電性チタン酸バリウム、誘電率をもつチタン酸カル
シウム、又は、リン酸三カルシウムの何れか１つ若しく
は何れかの組合せであるとよい。さらに、前記セラミッ
クスに成り得る材料を１２００℃で結晶体が構成される
まで加熱焼成させているとよく、前記セラミックスに成
り得る材料を２００〜３００℃の状態で、電圧を１００
〜１２０Ｖにして分極化させていると最適である。
を水蒸気の中にいれて加熱焼成させているとよい。ま
た、前記セラミックスに成り得る材料が、アパタイト、
強誘電性チタン酸バリウム、誘電率をもつチタン酸カル
シウム、又は、リン酸三カルシウムの何れか１つ若しく
は何れかの組合せであるとよい。さらに、前記セラミッ
クスに成り得る材料を１２００℃で結晶体が構成される
まで加熱焼成させているとよく、前記セラミックスに成
り得る材料を２００〜３００℃の状態で、電圧を１００
〜１２０Ｖにして分極化させていると最適である。
【０００９】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
いて説明する。また、実施例として、人工骨について説
明する。人工骨の材料として、人体に対して全く害がな
く、歯や骨の無機主要成分であるヒドロキシアパタイト
（Ｃａ10（ＰＯ4 ）6 （ＯＨ）2 ）セラミックス（以下
ＨＡｐと呼ぶ。）から成る片を使用する。以上から成る
人工骨を加熱焼成させる。この際、加熱は水蒸気の中で
行うとよい。このような状況の下で、格子ＯＨ- を蒸発
させることなく１２００℃でＨＡｐが結晶体を構成する
まで（約１時間３０分）加熱焼成させるとよい。焼成し
て得たＨＡｐの結晶体を、分極処理温度２００〜３００
℃、電圧１００〜１２０Ｖにして、分極化させる。この
結果、ＨＡｐの結晶体の表面全体を、負の電極に帯電さ
せている結晶面（Ｎ面）ができる。これにより様々な効
果を有するが、このことについては後述する。このよう
に分極処理し、常温になるまで冷却すると人工骨は完成
する。なお、この実施例では、ＨＡｐを使用したが、Ｈ
Ａｐの代わりにリン酸三カルシウムやチタン酸カルシウ
ムを使用してもよい。
いて説明する。また、実施例として、人工骨について説
明する。人工骨の材料として、人体に対して全く害がな
く、歯や骨の無機主要成分であるヒドロキシアパタイト
（Ｃａ10（ＰＯ4 ）6 （ＯＨ）2 ）セラミックス（以下
ＨＡｐと呼ぶ。）から成る片を使用する。以上から成る
人工骨を加熱焼成させる。この際、加熱は水蒸気の中で
行うとよい。このような状況の下で、格子ＯＨ- を蒸発
させることなく１２００℃でＨＡｐが結晶体を構成する
まで（約１時間３０分）加熱焼成させるとよい。焼成し
て得たＨＡｐの結晶体を、分極処理温度２００〜３００
℃、電圧１００〜１２０Ｖにして、分極化させる。この
結果、ＨＡｐの結晶体の表面全体を、負の電極に帯電さ
せている結晶面（Ｎ面）ができる。これにより様々な効
果を有するが、このことについては後述する。このよう
に分極処理し、常温になるまで冷却すると人工骨は完成
する。なお、この実施例では、ＨＡｐを使用したが、Ｈ
Ａｐの代わりにリン酸三カルシウムやチタン酸カルシウ
ムを使用してもよい。
【００１０】本発明生体、工業材料は、セラミックスの
結晶成長において、多大な効果を発揮する。前記の実施
例と同様に加熱焼成処理し、１２０Ｖで分極処理したＨ
Ａｐをヒトの体液と略同じ成分から成り、ヒトの体液の
１．５倍に濃縮した擬似体液に１２時間浸して４μｍの
結晶成長が観測された。これは図１で示す実験結果のよ
うに、分極処理していないＨＡｐと比べて、ＨＡｐの成
長速度が約６倍、従前のバイオミメッティック法による
ものと比べても、ＨＡｐの成長速度が約３倍となる。さ
らに、同じＨＡｐであっても、大気中で加熱焼成処理し
たＨＡｐより、水蒸気中で加熱焼成処理したＨＡｐの方
が、誘電率が高く、それだけ、成長速度が速い。
結晶成長において、多大な効果を発揮する。前記の実施
例と同様に加熱焼成処理し、１２０Ｖで分極処理したＨ
Ａｐをヒトの体液と略同じ成分から成り、ヒトの体液の
１．５倍に濃縮した擬似体液に１２時間浸して４μｍの
結晶成長が観測された。これは図１で示す実験結果のよ
うに、分極処理していないＨＡｐと比べて、ＨＡｐの成
長速度が約６倍、従前のバイオミメッティック法による
ものと比べても、ＨＡｐの成長速度が約３倍となる。さ
らに、同じＨＡｐであっても、大気中で加熱焼成処理し
たＨＡｐより、水蒸気中で加熱焼成処理したＨＡｐの方
が、誘電率が高く、それだけ、成長速度が速い。
【００１１】この実験では、骨を使用しないで、純粋な
ＨＡｐのみを使用し、このＨＡｐをリン、カルシウムを
含む擬似体液に浸して行ったが、ＨＡｐは実際の歯や骨
の無機主要成分であることから、ＨＡｐの成長速度は、
歯骨の蘇生速度と置き換えることができる。図２で示す
ように、ＨＡｐを分極処理して、表面がリン酸イオン、
炭酸イオン、水酸化イオンなどの陰イオンで満たす面
（Ｎ面）になるように処理する。これにより、図３で示
すように、ＨＡｐ結晶の表面は人体内の成分で比較的多
く含んでいるカルシウムイオン、ナトリウムイオン、マ
グネシウムイオンなどの陽イオンと対イオンになり、陰
イオンのリン酸イオン、炭酸イオン、水酸化イオンに陽
イオンのカルシウムイオン、ナトリウムイオン、マグネ
シウムイオンが付着して、図４で示すように骨類似結晶
成長層を形成し、結果的に歯骨の蘇生速度を速めること
となる。また、大気中で加熱焼成処理したＨＡｐより、
水蒸気中で加熱焼成処理したＨＡｐの方が、成長速度が
速いと前述したが、これも、誘電率が高ければ、それだ
けリン酸イオンとカルシウムイオンとが付着しやすくな
ることから、結晶成長速度が速くなることがいえる。
ＨＡｐのみを使用し、このＨＡｐをリン、カルシウムを
含む擬似体液に浸して行ったが、ＨＡｐは実際の歯や骨
の無機主要成分であることから、ＨＡｐの成長速度は、
歯骨の蘇生速度と置き換えることができる。図２で示す
ように、ＨＡｐを分極処理して、表面がリン酸イオン、
炭酸イオン、水酸化イオンなどの陰イオンで満たす面
（Ｎ面）になるように処理する。これにより、図３で示
すように、ＨＡｐ結晶の表面は人体内の成分で比較的多
く含んでいるカルシウムイオン、ナトリウムイオン、マ
グネシウムイオンなどの陽イオンと対イオンになり、陰
イオンのリン酸イオン、炭酸イオン、水酸化イオンに陽
イオンのカルシウムイオン、ナトリウムイオン、マグネ
シウムイオンが付着して、図４で示すように骨類似結晶
成長層を形成し、結果的に歯骨の蘇生速度を速めること
となる。また、大気中で加熱焼成処理したＨＡｐより、
水蒸気中で加熱焼成処理したＨＡｐの方が、成長速度が
速いと前述したが、これも、誘電率が高ければ、それだ
けリン酸イオンとカルシウムイオンとが付着しやすくな
ることから、結晶成長速度が速くなることがいえる。
【００１２】この結果はＨＡｐに限らず、構造が非常に
似ている前記したリン酸三カルシウムやチタン酸カルシ
ウムを分極処理しても、同様な効果になることは推測さ
れる。本実施例では人工骨について説明したが、以上の
ような効果は歯骨材として使用するセラミックスのみな
らず、コンデンサー、圧電素地等のような電気材料に使
用するセラミックス、例えば、強誘電性チタン酸バリウ
ムにおいても、水蒸気中で加熱焼成処理し、分極処理す
ることにより、誘電率が比較的高くなるとともに、表面
が負に帯電しているので、対イオンと付着しやすくな
り、その結果結晶成長が速くなることがいえる。なお、
本実施例では、結晶成長を速めることが目的であったの
で、表面を負に帯電させたが、例えば配管における防錆
材のように結晶成長を抑制したい場合には、表面を正に
帯電させればよい。
似ている前記したリン酸三カルシウムやチタン酸カルシ
ウムを分極処理しても、同様な効果になることは推測さ
れる。本実施例では人工骨について説明したが、以上の
ような効果は歯骨材として使用するセラミックスのみな
らず、コンデンサー、圧電素地等のような電気材料に使
用するセラミックス、例えば、強誘電性チタン酸バリウ
ムにおいても、水蒸気中で加熱焼成処理し、分極処理す
ることにより、誘電率が比較的高くなるとともに、表面
が負に帯電しているので、対イオンと付着しやすくな
り、その結果結晶成長が速くなることがいえる。なお、
本実施例では、結晶成長を速めることが目的であったの
で、表面を負に帯電させたが、例えば配管における防錆
材のように結晶成長を抑制したい場合には、表面を正に
帯電させればよい。
【００１３】
【発明の効果】本発明生体、工業材料においては、セラ
ミックスに成り得る材料を加熱焼成処理しているととも
に、分極処理して、表面を負に帯電させるように処理し
ていることより、負に帯電している生体、工業材料の表
面を構成する陰イオンと、付着しようとする陰イオンと
対イオンである陽イオンとの親和力によって、陽イオン
は陰イオンと親和することから、元のセラミックスがセ
ラミックスの成分となるイオンを吸収しやすく、セラミ
ックスの結晶の成長速度を速めるという効果を有し、特
に、上記のように構成した歯骨材においては、骨折や虫
歯の治療などで歯骨に埋め込む場合があり、かかる場
合、以上の効果より歯骨が歯骨材に吸収されやすくな
り、その結果歯骨の蘇生速度を速めるという効果を有す
る。逆に、セラミックスに成り得る材料を加熱焼成処理
しているとともに、分極処理して、表面を正に帯電させ
るように処理することにより、陽イオンを全く吸収せ
ず、セラミックスの結晶の成長を抑制するという効果を
有し、特に、配管における防錆材においては、セラミッ
クスの結晶の成長を抑制するのみならず、錆の原因とな
るイオンとの吸収も抑制することができるという効果を
有する。また、現在セラミックスは様々な分野で使用さ
れており、これら幅広い分野において利用することがで
きるという効果を有する。
ミックスに成り得る材料を加熱焼成処理しているととも
に、分極処理して、表面を負に帯電させるように処理し
ていることより、負に帯電している生体、工業材料の表
面を構成する陰イオンと、付着しようとする陰イオンと
対イオンである陽イオンとの親和力によって、陽イオン
は陰イオンと親和することから、元のセラミックスがセ
ラミックスの成分となるイオンを吸収しやすく、セラミ
ックスの結晶の成長速度を速めるという効果を有し、特
に、上記のように構成した歯骨材においては、骨折や虫
歯の治療などで歯骨に埋め込む場合があり、かかる場
合、以上の効果より歯骨が歯骨材に吸収されやすくな
り、その結果歯骨の蘇生速度を速めるという効果を有す
る。逆に、セラミックスに成り得る材料を加熱焼成処理
しているとともに、分極処理して、表面を正に帯電させ
るように処理することにより、陽イオンを全く吸収せ
ず、セラミックスの結晶の成長を抑制するという効果を
有し、特に、配管における防錆材においては、セラミッ
クスの結晶の成長を抑制するのみならず、錆の原因とな
るイオンとの吸収も抑制することができるという効果を
有する。また、現在セラミックスは様々な分野で使用さ
れており、これら幅広い分野において利用することがで
きるという効果を有する。
【００１４】また、本発明生体、工業材料の製造方法に
おいては、セラミックスに成り得る材料を加熱焼成させ
た後、電極に当てて分極化させ、表面を負又は正に帯電
させて、常温になるまで冷却させて製造していることよ
り、従前より低温で焼成しても、従前の歯骨材より物理
的・化学的に安定性がよいことから、組成及び結晶化度
を制御することが容易である。さらに、セラミックスに
成り得る材料を水蒸気の中にいれて加熱焼成させること
で、誘電率が上昇し、これにより、用途に応じて、セラ
ミックスの結晶成長を速めたり、又はセラミックスの結
晶成長を抑制したりすることができるという効果を有す
る。
おいては、セラミックスに成り得る材料を加熱焼成させ
た後、電極に当てて分極化させ、表面を負又は正に帯電
させて、常温になるまで冷却させて製造していることよ
り、従前より低温で焼成しても、従前の歯骨材より物理
的・化学的に安定性がよいことから、組成及び結晶化度
を制御することが容易である。さらに、セラミックスに
成り得る材料を水蒸気の中にいれて加熱焼成させること
で、誘電率が上昇し、これにより、用途に応じて、セラ
ミックスの結晶成長を速めたり、又はセラミックスの結
晶成長を抑制したりすることができるという効果を有す
る。
【図１】ＨＡｐを擬似体液中に浸している時間とＨＡｐ
結晶の成長する長さとの関係を示すグラフである。
結晶の成長する長さとの関係を示すグラフである。
【図２】ＨＡｐのイオン構造を示すモデル図である。
【図３】図２のモデル図に陽イオンが吸着している状態
を示すモデル図である。
を示すモデル図である。
【図４】図２のモデル図の結晶が成長した状態を示すモ
デル図である。
デル図である。
Claims (7)
- 【請求項１】 セラミックスに成り得る材料を加熱焼成
処理しているとともに、分極処理して、表面を負又は正
に帯電させてあることを特徴とする生体、工業材料。 - 【請求項２】 前記セラミックスに成り得る材料が、ア
パタイト、強誘電性チタン酸バリウム、誘電率をもつチ
タン酸カルシウム、又は、リン酸三カルシウムの何れか
１つ若しくは何れかの組合せである請求項１記載の生
体、工業材料。 - 【請求項３】 セラミックスに成り得る材料を加熱焼成
させた後、電極に当てて分極化させ、表面を負又は正に
帯電させて、常温になるまで冷却させていることを特徴
とする生体、工業材料の製造方法。 - 【請求項４】 前記セラミックスに成り得る材料を水蒸
気の中にいれて加熱焼成させている請求項３記載の生
体、工業材料の製造方法。 - 【請求項５】 前記セラミックスに成り得る材料が、ア
パタイト、強誘電性チタン酸バリウム、誘電率をもつチ
タン酸カルシウム、又は、リン酸三カルシウムの何れか
１つ若しくは何れかの組合せである請求項３又は４に記
載の生体、工業材料の製造方法。 - 【請求項６】 前記セラミックスに成り得る材料を１２
００℃で結晶体が構成されるまで加熱焼成させている請
求項３乃至５のいずれかに記載の生体、工業材料の製造
方法。 - 【請求項７】 前記セラミックスに成り得る材料を２０
０〜３００℃の状態で、電圧を１００〜１２０Ｖにして
分極化させている請求項３乃至６のいずれかに記載の生
体、工業材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9147068A JPH10324584A (ja) | 1997-05-22 | 1997-05-22 | 生体、工業材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9147068A JPH10324584A (ja) | 1997-05-22 | 1997-05-22 | 生体、工業材料及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10324584A true JPH10324584A (ja) | 1998-12-08 |
Family
ID=15421763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9147068A Pending JPH10324584A (ja) | 1997-05-22 | 1997-05-22 | 生体、工業材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10324584A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6777214B1 (en) | 1999-03-23 | 2004-08-17 | Yuugen Gaisha Neichamateriaru | Method for controlling organisms and material therefor, method for selective adsorption of proteins and material therefor, cement material and biomaterial |
| WO2011093414A1 (ja) | 2010-01-27 | 2011-08-04 | 国立大学法人東京医科歯科大学 | 金属酸化物、金属材料、生体親和材料、および金属酸化物の製造方法 |
| CN108503354A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-09-07 | 刘莲芬 | 功能仿生复合生物压电陶瓷材料 |
| CN109395168A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-03-01 | 北京大学口腔医学院 | 一种通过磁电耦合调控的带电仿生植入膜材料及其制备方法 |
-
1997
- 1997-05-22 JP JP9147068A patent/JPH10324584A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6777214B1 (en) | 1999-03-23 | 2004-08-17 | Yuugen Gaisha Neichamateriaru | Method for controlling organisms and material therefor, method for selective adsorption of proteins and material therefor, cement material and biomaterial |
| WO2011093414A1 (ja) | 2010-01-27 | 2011-08-04 | 国立大学法人東京医科歯科大学 | 金属酸化物、金属材料、生体親和材料、および金属酸化物の製造方法 |
| CN108503354A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-09-07 | 刘莲芬 | 功能仿生复合生物压电陶瓷材料 |
| CN109395168A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-03-01 | 北京大学口腔医学院 | 一种通过磁电耦合调控的带电仿生植入膜材料及其制备方法 |
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