JPS62142565A - セラミツクインプラント材料 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、人工骨、人工歯根などに使用可能なセラミッ
クインプラント材料に関する。

〔従来技術〕

セラミック材料は、金属材料や高分子材料に比較して生
体になじみ易く、腐食されにくい特徴を有しており、近
６「、人工骨や人工歯根などのインブラント材料として
注目をあび、各種のセラミック材料について種々の臨床
例が示されつつある。

ところで、水酸アパタイトやリン酸三カルシウムなどの
リン酸カルシウム系セラミックスは、天然骨ム近い成分
で構成されているので、生体適合性に非常に優れている
。

しかしながら、人工骨や人工歯根として使用した際に生
ずる急激な衝撃や応力に対して、十分な強度、じん性が
なく、インブラント材料として、なお不十分である。

一方、アルミナ単結晶または多結晶体は、インブラント
材料に適した材料ではあるが、生体組織になじみ難く、
かつあまりにも強度、硬度が高いので、用いる部位によ
っては、生体組織と、これらアルミナ質セラミックスと
の間に炎症を起したり、または相手材料をすり減らした
りする等の欠点があった。

このことは、最近注目されつつある窒化ケイ素多結晶体
やジルコニア多結晶体の場合も同様である。

そこで、中心部がアルミナ質セラミックスで、表面を生
体になじみ易い水酸アパタイトやリン酸三カルシウムな
どのリン酸カルシウム系化合物で構成した複合型の材料
も検討された。

しかし、この複合型材料は、製造にかなりの労力と工程
を必要とし、表面のリン酸カルシウム系化合物層と中心
部のアルミナ質セラミックスとの接着強度が不十分であ
り、十分に満足すべき材料は得られていない。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来の欠点を解消すべくなされたものであ
り、生体になじみ易く、かつ十分な強度とじん性を有し
、臨床的にも所期の目的が達せられたセラミックインプ
ラントを提供することを目的とするものである。

〔発明の構成〕

上記目的を達成する本発明のセラミックインプラント材
料は、ジルコニアと生体になじみ易いリン酸カルシウム
系化合物を混合し、１１００〜１５００℃で焼成してな
ることを特徴とするものである。

インブラント材料は、生体組織との適合性に留意しなけ
ればならない。

そこで本発明においては、セラミックインプラント材料
の構成成分の一つとして、天然骨に近い組成を有し、生
体になじみ易いリン酸カルシウム系化合物を用いる。

かかるリン酸カルシウム系化合物としては、具体的には
水酸アバフィト、リン酸三カルシウム、リン酸四カルシ
ウム、リン酸へカルシウムなどを挙げることができ、１
種または複数種を組合せて混合し、使用することができ
る。

複数種を混合する場合の混合比率は特に限定されるもの
ではなく、適宜決定することができる。本発明の複合焼
結体の強度やじん性および生体組織との癒着に大きな影
響を及ぼすことがない。

上記リン酸カルシウム系化合物は、市販品を使用するこ
とができ、特に製造法、粒度、純度等に限定されないが
、インブラント材料としては、なるべく高純度のものが
好ましい。また、焼結性および焼結体強度の点から考え
ると好ましい粒径は１μｍ以下である。

上記リン酸力ルシウＪい系化合物単独の焼結体工骨等の
インブラント祠料としては不十分である。

そこで本発明では、強度、じん性の向上を目指して、ア
ルミナ、ジルコニア、窒化ゲイ素等の他の高強度、高じ
ん性のセラミックスとの複合化を検討し、反応性や焼結
性などの点からジルコニアが最適であることを見出した
。

用いるジルコニアは市販のもので良いが、強度やじん性
の点からは、安定化ジルコニアよりもイツトリアやマグ
ネシアによる部分安定化ジルコニアが好ましい。

また、かかるジルコニアの粒度は、焼結性、強度の点か
らなるべく小さい方が望ましく、好ましい粒径は１μｍ
以下である。

ジルコニアの含有率がＸ＆ｖ　ｏ　Ｉ　’）ｔに満たな
いと、焼結体の強度、じん性ともにリン酸カルシウム系
化合物単独の場合とほとんど変わらない。

一方、ジルコニアの含有率が”ＩＣ＆ｖ　ｏ　Ｉ　Ｘを
越えると、強度、じん性はかなり改善できるが、リン酸
カルシウム系化合物の含を量が少ないので、生体組織と
の癒着が不十分になる。

次に、ジルコニアとリン酸カルシウム系化合物の複合粒
の成形、焼結方法としては通常のセラミックスに用いら
れる成形、焼結方法のいずれをも適用可能である。

たとえば、ホットプレス法、常圧焼結法、さらには熱間
静水圧加圧（旧Ｐ）法などを挙げることができる。

焼結温度はホットプレス法の場合には成形圧によって若
干異なるが、１１００〜１４００℃であり、常圧焼結法
の場合には１３００〜１５００℃が最適である。焼結温
度が１１００℃未満では十分な緻密化が図れず、強度的
に人工骨の強度である１０〜１５ｋｇ／　ｍ　ｍ　２に
達しない。一方、成形温度が１５００℃を越えると、構
成粒子が粗粒化してしまい、焼結体の強度が低下すると
同時に生体組織との癒着も十分ではない。

また、焼結時間は、ホットプレス法の場合には１０〜３
０分であり、常圧焼結法の場合には３０〜１２０分が最
適である。焼結時間が短いと十分な緻密化が達成できず
、一方、焼結時間が長すぎると、構成粒子が粗粒化する
。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明のセラミックインプラント材料
によれば、ジルコニアと生体になじみ易いリン酸カルシ
ウム系化合物との複合系なので、リン酸カルシウム系化
合物単独の場合に比較して強度、じん性が高く、一方、
ジルコニア単独の場合に比較して硬度が小さく、加工が
容易である。

また本発明のインブラント材料は、リン酸カルシウム系
化合物との複合系なので、生体組織との親和性、結合性
が高く、人工骨や人工歯根などとして好適に使用するこ
とができる。

以下、本発明を実施例にもとづき説明する。

〔実施例〕

実施例１．２および３ 酸化イツトリウムを３モル％含有した部分安定化ジルコ
ニア粉末（粒度２５０Ａ）と水酸アパタイト粉末（比表
面積６０〜？Ｏｎ？／ｇ）を体積比で７０：３０　　（
実施例１）　、５０：５０　　（実施例２）および３０
ニア０　　（実施例３）の割合で、水中で２４時間湿式
混合した後、乾燥、成形した。

この混合粉末を１３５０℃、２００ｋｇ／ａＪ、　１０
分の条件でポットプレス成形した。

この成形体から３　Ｘ　３　Ｘ３０＋＋＋＋ｗ３の試験
片を切り出し、スパン２０ｍ＋＋＋、荷重速度０．５　
ｍ＋＊／分の条件下で三点曲げ試験を行なった。

また、試験片の一面をダイヤモンドペーストで鏡面仕上
げした後、ＩＭ（Ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ　ｍ１ｃｒｏ
−ｆｒａｃｔｕｒｅ）法によって荷重５　ｋｇの条件下
で破壊しん性情の測定を行なった。

これらの結果を、相対密度と共に下記表１に示す。

また、上記試験片を夫々犬の下あごに埋め込んで臨床実
験を行なったところ、いづれも生体組織（粘膜上皮およ
び骨組織）によくなじみ、十分に癒着していることが観
察された。

比較例１ 実施例１〜３に使用した水酸アパタイト粉末のみを、１
２００℃、　２００　ｋｇ／ａＪ、　１０分の条件下で
ホットプレス成形し、上記実施例と同様な測定を行なっ
た。

測定結果を表１に併記する。

表　　　　１ 比較例２ 実施例１〜３に用いたジルコニア粉末のみを１４００℃
、　２００１ｑｒ／ｃｌＪ、　３０分の条件下でホット
プ比較例２の試料を実施例１〜３と同様の臨床実験に供
したところ、生体組織とのなじみは実施例１〜３とほぼ
同程度か、やや悪い程度であるが、生体組織との癒着は
認められなかった。

実施例４ 実施例１と同様のジルコニア粉末とリン酸三カルシウム
粉末（粒径１／１ｍ）を体積比で７０：３０（ｖｏ１χ
）の割合で混合し、１３５０℃、２００ｋｒ／ｃｊ、　
１０分の条件でホットプレス成形した結果、相対密度９
９．３％の成形体が得られ、その強度は３３ｋｌｒ／湘 ｌｌｌ１１２で、破壊しん性情は２．５ＭＰａ　−）Ｉ
”％ｌであった。

この試料を実施例１と同様に臨床実験に供したところ、
同様に良好な結果が得られた。

比較例３ 実施例４で用いたリン酸三カルシウム粉末のみを、１２
００℃、２００１ｑｒ／ｃ＋Ｊ、　１０分の条件下でホ
ットプレス成形した。

得られた成形体は、強度１３ｋｇ　／ｍｍ２．破壊し什 ん性情０．９ＭＰａ　１蒔紹であった。

実施例５ 実施例１のジルコニア粉末、水酸アパタイト粉末および
実施例４のリン酸三カルシウム粉末を体積比で５０：２
５：２５（ｖｏｌχ）の割合で混合し、３０００ｋｓｒ
／−の圧力で静水圧成形した後、空気中、１４００℃で
１時間焼成した。

この結果、相対密度９７％の成形体が得られ、その強度
は３１ｋｇ／ｍｎ１２で、破壊しん性情は２．０杯 Ｍｌ’ａ　　−％１毬であった。

また、成形体の臨床実験結果は実施例１と同様に良好な
結果を得た。

特許出願人　工業技術院長　　等々力　　　達指定代理
人　工業技術院大阪工業技術試験所長速水諒三

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ジルコニアと、生体になじみ易いリン酸カルシウム系化
   合物を混合し、１１００〜１５００℃で焼成してなるこ
   とを特徴とするセラミックインプラント材料。