JPS63303830A - 生体用リン酸カルシウム系結晶化ガラス - Google Patents

生体用リン酸カルシウム系結晶化ガラス

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Publication number
JPS63303830A
JPS63303830A JP62137000A JP13700087A JPS63303830A JP S63303830 A JPS63303830 A JP S63303830A JP 62137000 A JP62137000 A JP 62137000A JP 13700087 A JP13700087 A JP 13700087A JP S63303830 A JPS63303830 A JP S63303830A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
glass
calcium phosphate
particle size
heat treatment
strength
Prior art date
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Pending
Application number
JP62137000A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Yamaguchi
浩一 山口
Takahiko Asano
浅野 隆彦
Michinori Akase
赤瀬 道則
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Dental Preparations (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は生体用結晶化ガラス、特に人工骨、人工歯根あ
るいは人工関節など生体硬組織への置換、補緻材料とし
て適した生体用リン酸カルシウム系結晶化ガラスに関す
るものである。
〔従来の技術〕
生体材料として現在開発中のセラミック、例えばアルミ
ナ、ジルコニア、カーボン、窒化珪素及びリン酸カルシ
ウム系セラミックスは旧来のステンレス、ニッケルーコ
バルト合金等の耐食性金属よりも生体親和性あるいは生
体適合性が優れた材料であることから注目され、特にリ
ン酸カルシウム系セラミックス、例えばバイオガラス、
結晶化ガラス、TPC及びアパタイト等は骨組織と反応
して結合する性質、即ち生体活性セラミックスとして有
望視されている。就中、結晶化ガラスは他のバイオガラ
ス、TPO及びアパタイトに比べて結晶化温度が低(鋳
込み成型がし易く、また強度が比較的高いことから、特
に人工歯、歯冠及びブリッジ等の補修材料として期待さ
れている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし乍ら、この様な結晶化ガラス体を得るための組成
物は現在種々提案されているが、いずれも得られた結晶
化ガラス体の抗折強度のバラツキが激しくかつその強度
も20Kg/mm2未満と低く、人工歯材料に要求され
る強度が十分得られていない。
そこで、本発明者等は鋭意研究の結果、表皮層を有する
リン酸カルシウム系結晶化ガラスを成すことにより、強
度の向上が図られることを探知した。
従って、本発明によれば、結晶化ガラス体の抗折強度を
向上し、かつバラツキの少ない生体用リン酸カルシウム
結晶化ガラスを提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記に鑑み、結晶粒径が小なる内部構造の外側に結晶粒
径が大なる表皮層を形成して強度の向上を図った生体用
リン酸カルシウム系結晶化ガラスをもたらすものである
〔実施例〕
先ず、上記組成物を結晶化ガラス体とするための製法に
ついて次の組成系を例にして説明すると、Cab、 5
iOz、 P2O3,MgO及びその他微量添加吻を上
記組成範囲内で調整されたリン酸カルシウム系ガラスフ
リットを再溶融し、これを鋳型にキャストする。この鋳
込み状態において冷却速度をコントロールしてほとんど
結晶が析出してないガラス状態とする。この状態では強
度が非常に低い(10Kg/mm2以下)のため、これ
を一定条件で、先ず第1段階の熱処理工程を施す。
鋳造に伴う急冷によって形成されたガラス地相は過冷却
状態になっていて、内部エネルギーを蓄えている。その
ため鋳造直後ではガラスから結晶に変化すようとする大
きな駆動力を有している。
第1段階の熱処理温度を第2段階の熱処理温度より低い
温度に抑えることにより構成成分の原子、分子イオンの
拡散を抑えることができる。
この熱処理により均一な粒子径を有するアパタイトの核
が分散される。
次に第2段階の熱処理により第1段階の熱処理で形成し
た核を引継いで結晶が析出される。これにより目標強度
が出るように調整される。熱処理の温度スケジュールに
おいて第1段階から第2段階に移行するとき、室温にま
で一旦冷却しても良いし、連続的に第2段階に入っても
よい。強度が向上する理由は前記組成範囲内で調整され
たリン酸カルウシム系ガラスフリットを上記製法により
、鋳込−冷却一子備的熱処理(第1段階熱処理)−結晶
化処理(第2段階熱処理)のための熱処理を一定条件で
行うことによって前記均一に分散されたアパタイトの核
が樹枝状に成長した集合体(別称“デンドライト”とい
いK、これは急速に結晶成長させる際に形成されるもの
で、特定の方向の枝をもった針状集合体)となり、これ
らの集合体がガラス相を介して強固に結合されるためと
考えられる。
以上は本発明以外により強化された構造について説明し
た。本発明の表皮層を有する構造をどのように形成させ
るかについて説明する。
リン酸カルシウム系ガラスのフリットを再溶融し、耐火
物の鋳型キャストする。
このとき溶融したガラスは、まず鋳型と接触したところ
から凝固が進行する。冷却速度とガラスの結晶核形成、
成長速度にもよるが、表層と内部ではガラス化度が異な
る状態のものが得られる。
これに熱処理を施すと、表層と内部とでは結晶化度に差
が生じる。この結果、表皮層を有するリン酸カルシウム
結晶化ガラスが得られる。
強度向上の理由は、次の様な理由が考えられる。
強化された結晶化ガラスの断面を観察して表層と内部の
組織を比較すると、表皮層部分の方が結晶粒径が大きい
傾向となっている。
このことはこの部分の鋳造時の冷却速度が遅く、ゆっく
り冷却したと考えられ、ガラス化度が低い状態となって
いる。ガラスから結晶に変化するとき体積は収縮するが
、熱処理を施すことによって内部の方が表層より多く収
縮するため表面に圧縮応力が加わる。この結果、強度が
向上するものと考えられる。以上は表皮層を有すること
により強化機構の一つの理由である。
次に表皮層の厚みについて考察してみるに、1μm以下
の場合、通常の鋳造方法ではこれ以下の厚みでは制御が
容易でないためであり、150 μm以上になると表層
と内部の境界において、大きな応力歪を生じる結果とな
りかえって強度を低下もたらしてしまう。また厚みの割
合が594以上になると同様な理由により大きな歪の発
生となる。
以上の方法によって得られた実験片をラットの口腔内に
埋め込んだ場合、何ら異常は認められず、生体との親和
性の良いことが確認された。
(実施例) (1)調合組成が第1表となるように原料を調合した。
第  1  表 (数値は重量%) このように調合した混合物を1500℃で溶融した後、
冷却してガラスフリフトを作成した。このガラスフリッ
トを再溶融し結晶化を抑えるため一定の冷却速度により
冷却した。
鋳型として、耐火物の埋没材の温水比を変えて密度がサ
ンプルA:1.60g/cm3、サンプルB:1.40
g/cm’の2種類作成した。
鋳型の密度を変えることにより溶けたガラスの冷却速度
が異なりサンプルAの方が速い。これらにより鋳造した
ガラス鋳造体を700℃で10分アニール処理し、89
0℃で60分間結晶化処理をした。
以上で得られたφ3.2 X20j7の抗折試験片をス
パン151、荷重速度0.5mm/minにて3点曲げ
抗折強度を測定したところ、第2表に示した通りであっ
た。
第2表 またサンプルA、Bガラス体断面の結晶構造の顕微鏡写
真をそれぞれ第1図、第2図に示し、これにより表皮層
の厚みが1〜150μmの範囲内のものが特に抗折強度
が高いことがわかる。なお、第3図、第4図は従来の鋳
型により処理したサンプルC,Dのガラス体断面の結晶
構造の顕微鏡写真である。これら第1図乃至第4図にお
いてNは内部構造、Hは表皮層を示している。
〔発明の効果〕
上述の如く、一定の組成比を有するリン酸カルシウム質
を主成分としたガラス材料を鋳造・熱処理を施すことに
より表皮層を有するリン酸カルシウム結晶化ガラスとす
ることにより強度を大巾に向上でき、かつそのバラツキ
の少ないものとなり、これにより高強度で均質な特性を
もった人工骨・人工歯(歯根)、人工関節などの生体硬
Mi織への置換補修材をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はともに本発明実施例による結晶化ガ
ラスの結晶構造の一部を示す顕微鏡写真である。第3図
及び第4図はともに比較例としての在来の結晶化ガラス
の結晶構造の一部を示す顕微鏡写真である。 N:内部構造  H:表皮層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくともCaO、SiO_2、P_2O_5、
    MgOの成分をもったガラス体から成り、結晶粒径が小
    なる内部構造に対し、結晶粒径が内部構造より大なる表
    皮層を形成して成る生体用リン酸カルシウム系結晶化ガ
    ラス。
  2. (2)上記表皮層の厚さが1〜150μmである特許請
    求の範囲第1項記載の生体用リン酸カルシウム系結晶化
    ガラス。
JP62137000A 1987-05-30 1987-05-30 生体用リン酸カルシウム系結晶化ガラス Pending JPS63303830A (ja)

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JP62137000A JPS63303830A (ja) 1987-05-30 1987-05-30 生体用リン酸カルシウム系結晶化ガラス

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JP62137000A JPS63303830A (ja) 1987-05-30 1987-05-30 生体用リン酸カルシウム系結晶化ガラス

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JPS63303830A true JPS63303830A (ja) 1988-12-12

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ID=15188451

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JP62137000A Pending JPS63303830A (ja) 1987-05-30 1987-05-30 生体用リン酸カルシウム系結晶化ガラス

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61286245A (ja) * 1985-06-10 1986-12-16 コ−ニング グラス ワ−クス 高強度ガラス製品およびその製造方法
JPS6210939A (ja) * 1985-07-08 1987-01-19 Nec Corp アバランシエホトダイオ−ドの利得制御方式

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61286245A (ja) * 1985-06-10 1986-12-16 コ−ニング グラス ワ−クス 高強度ガラス製品およびその製造方法
JPS6210939A (ja) * 1985-07-08 1987-01-19 Nec Corp アバランシエホトダイオ−ドの利得制御方式

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