JPH01242067A - 生体補綴部材 - Google Patents

生体補綴部材

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JPH01242067A
JPH01242067A JP63072703A JP7270388A JPH01242067A JP H01242067 A JPH01242067 A JP H01242067A JP 63072703 A JP63072703 A JP 63072703A JP 7270388 A JP7270388 A JP 7270388A JP H01242067 A JPH01242067 A JP H01242067A
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JP
Japan
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coating layer
zro
ceramics
thermal expansion
living body
Prior art date
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Pending
Application number
JP63072703A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenzou Makinouchi
牧野内 謙三
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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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〕 本発明は殊に生体の硬組織と置換したり、補啜するため
の生体補綴部材に関するものである。
〔従来の技術] 従来のZrO□セラミックスは、抗折強度はおよそ90
0〜1800MPa、平均結晶粒径は、およそ0.2〜
2゜0μmである。また121℃のオートクレーブ処理
1000hrをほどこした後のZrO□セラミックスの
単斜晶Zr0z量は、相転移により50〜80モルχと
なり、抗折強度はオートクレーブ処理前の30%以下に
低下する。
又、ZrO□セラミックスの表面に、水酸化アパタイト
をコートする試みは、従来から行われている。
例えばZrO□セラミックスの表面をポーラス状にして
、そこへ、水酸化アパタイトのスラリーを流し込み焼き
つけた例がえる。しかし、この場合は、表面の水酸化ア
パタイトの骨親和性は失われている。又、強度もコート
前の半分以下に低下している。
同様に、CaO+ p2o、を含有するコート層をZr
O2セラミックスの表面に被着せしめる試みも行われて
いるが、いずれも線熱膨張保がZrO,セラミックスと
異なる為、ハガしたり又、下地のZrO2セラミックス
と反応して下地強度が大幅に低下してしまう。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述の様に、従来のZrO,セラミックスは、オートク
レーブ処理により相転移がおき、これに伴い抗折強度の
大幅な低下がある事から判る様に長時間の耐久性、信φ
n性が要求される生体補綴部材としては事実上使えなか
った。
また、Zr0zセラミツクスは生体)i!i田部材部材
て、使われる場合生体親和性が水酸化アパタイトに比し
劣っているという欠点があった。これを解決する為にZ
rO□セラミックスの表面に水酸化アパタイトをコート
する等の試みは行われているが、成功していない。
〔課題を解決する為の手段〕
上記に迄みて、相転移に伴う抗折強度の低下を防ぎ、骨
組織、軟組織との生体親和性を改良する為に水酸化アパ
タイト結晶を含みかつ、線熱膨張係数が40〜400°
Cの温度範囲において9,0〜11.54 xlO−b
deg−’であり、400〜800℃の温度範囲におい
て11.0〜13.6X10−’deg−’であるコー
ト層を表面に被着したジルコニアセラミックスでもって
生体補綴部材を構成した。
(実施例1) Y2O2が約3モルχ配合された原料粉末を3 t。
n/cm2の条件で冷間静水圧プレス成形した後ダイヤ
モンド刃物、超硬合金刃物を用いて切削して寸法3.8
mm X5.Qm+n X5Qmmの直方体の試験片を
製作した。これを1340℃で焼成して、寸法3mm 
X 4mmX 40mmの焼結された試験片を作った。
一方重量%でCab:44.9χ、 5in2:34.
2χ、PzO,:16.5χ、MgO:4.6χ、Ca
Fz:0.5χとなる様に原料のCaC0,、,5i0
2、CazPzOt1MgO+CaFz粉末を秤量し、
乾式混合を十分行った後、白金るつぼに入れ1500〜
1550℃で溶融させた。この溶融物をステンレス製の
板の上に流し、急冷凝固させガラス体を得た。これを更
に乾式半分枠、湿式粉砕を施す事により粒径2〜5μm
のガラス粒子を含むスラリーを調製した。
こうして、得られたスラリーを上記3mm X +bn
m×401m111の試験片の4mm X 40mmの
片面に筆を用いて塗布した。この時、塗布層の厚さは1
00〜150μmであった。同時にこのスラリーを5m
m X 40mm X5mm (深さ)の型へ流し込み
乾燥後型から取り出し5mm X 4QrAIIX 4
ff++n (厚さ)のガラス粉末成形体を得た。この
様にして準備したスラリー塗布された試験片20本とガ
ラス粉末成形体を1000’c〜1200 ’l:’で
焼成した。これにより塗布されたスラリー(即ち、ガラ
ス粉末の成形体)は緻密体となり同時に下地(7)Zr
O□セラミックスと強固に焼イ」けられてコート層を形
成していた。
また、寸法5mm x 40mm x 4mm (厚さ
)のガラス粉末成形体も全く同様に緻密体となり寸法3
.7mm x30mm X 3mmと収縮していた。な
お、この試験片の線熱膨張係数を測り、コート層のそれ
と同一視する事にした。こうして作られたコート層を有
するZrO□セラミック試験片に121℃のオートクレ
ーブ処理を1000hrはどこして、その前、後のコー
トiの結晶相、コート層直下の単斜晶をもったZrO2
量、抗折強度の変化を調べた。その結果を第1表に示し
た。併せて、コート層の線膨張係数をも調べて同じ第1
表に示した。
これから判るとおり、121℃のオートクレーブ処理1
000hrによっても、単斜晶ZrO□量、抗折強度に
変化はほとんど認められない。又、コート層の結晶相は
オートクレーブ処理前も、後も水酸アパタイト、ウオラ
ストナイトの2相から成り、変化していない。
但し、この場合コート層直下の単斜晶のZr0z量はコ
ート層の存在に妨げられて、X線回折による計測ができ
ないので、試験片を濃塩酸に1.Ohr浸漬して、コー
ト層を溶解除去した後、X線回折により計測した。この
時、溶解液を分析したとこ、Ca、P、S+、?Lg等
は検出されたが、Z r * Yは検出されなかった。
また、コート層を溶解除去した後のZrO□試験片の表
面をX線マイクロアナライザーにより調べたが、CaV
1Mg+Si等は全く検出されず、溶解がコート層に対
してのみ選択的に作用している事が確かめられた。
さらに抗折試験後の試験片を観察するとコート層のハガ
レはオートクレーブ処理の前、後において発生すること
なく、下地との強固な接合状態にあることが判った。
(実験例1) Y2O2が約3モルχ配合されたZr0z原料粉末を3
ton/cm”の条件で冷間静水圧プし・スした後、切
削加工を施した後1340℃で焼成して、1.5mm 
X 3mmX 1(lnmの試験片を作り、10mm 
X 3mmの片面に実施例1で用いたガラススラリーを
厚さ約100μmとでる様に塗布して、1100℃で焼
きつけた。このような試験片をウサギの脛骨骨髄内に埋
入し、1ケ月、3ケ月、6ケ月、12ケ月で屠殺、摘出
して試験片の周囲組織を検索した。
1ケ月でコート面と非コート面の周囲組織に差があられ
れた。即ち、コート面に接する組織は幼弱な骨ができ初
めているのに対して、非コート面に接する組織は繊維性
の介在物が認められるだけであった。3ケ月目ではコー
ト面に接してできていた幼弱な骨は成熟しコート面に直
接接していた。
一方非コート面の周辺にも骨は−でき始めたが、材料に
直接接する事なく間に繊維性の介在物が認められた。6
ケ月目、12ケ月目まで検索したが、これ以上の経時変
化は観測されなかった。
(実施例2) CeO,を2モルχ、Dyz(hを3モルχ配合したZ
rO。
原料粉末を2 ton/cm2のプレス圧で金型成形し
た後1450”cで焼成した。
一方重量%でCaO:43.Qχ、5i02:33.’
Qχ、PzOs:15.0χ、MgO:4.0χ、Ce
0z:0.2χとなる様に原料のCaC0x + S 
iOz、Ca2PzOt、MgO,CaFz粉末を秤量
、混合して1500〜1550℃で溶融させた。これを
急冷凝固させガラス体とした後、粉砕して粒径20〜4
0μmのガラス粉末を得た。
このガラス粉末を用いて火炎溶射法により、上記のZr
O2焼成体の表面に厚さ20〜50μmとなる様にコー
トした、1050℃で熱処理した。
この様にして作られた試験片について、実施例1と同様
の方法で121℃のオートクレーブ処理1000hr前
、後でのコート層直下の単斜晶Zr0z量、抗折強度、
コート層の結晶相の変化を調べた。その結果を第1表に
示した。
これから判るとおり、121℃のオートクレーブ処理1
000hrによりコート層直下の単斜晶Zr0z、抗折
強度はほとんど変化していない。またコート層の結晶相
も水酸化アパタイトとウオラストナイトの2相からなり
、オートクレーブ処理の前、後で変化していないもので
あった。
(実施例3) Y2O,を約3モルχ配合したZr0z原料粉末を2 
t。
n7cm”のプレス圧で冷間静水圧成形した後1300
℃で焼成した。これを更に1300℃、2000気圧の
条件で旧P処理をほどこした。
一方、CaO:47.0χ、5i02:35.Qχ、P
zOs:17.0χ、MgO:5.0χ、Ce0z:0
.3″1.CaFz:0.7χの組成となる様に原料粉
末を混合し、1200℃で仮焼した。これを水を用いて
湿式粉砕し、平均粒径4〜5μmの粒子を含むスラリー
を調製した。
このスラリーへ上述のHIP処理したZr0zセラミツ
クを漬けて、引き上げ表面に厚さ約100〜200μ園
となるようにスラリー層を付着形成させた。
これを1400℃で焼付けた。
このようにして作られた材料について、実施例1と同様
の方法で121℃のオートクレーブ処理1000hrの
前、後でのコート層直下の単斜晶ZrO□量、抗折強度
コート相の結晶相の変化を調べた。その結果を第1表に
示した。これから、判るとおり、121 ’Cのオート
クレーブ処理1000hrによっても、単斜晶ZrO□
量、抗折強度、コート層の結晶相もほとんど変化してい
ない。
さらに比較の為、従来のZrO□セラミック、あるいは
表面にコート層が被着されたZr0zセラミ・ツクの1
21℃のオートクレーブ処理1000hr前、後での単
斜晶ZrO□量、抗折強度等を調べた。その結果は比較
例1〜2として示した。いずれも、オートクレーブ処理
により、単斜晶Zr(h量は大幅に増え、抗折強度は大
幅に低下している。コート層をもうけたものも、コート
層の線膨張係数が本発明実施例のものとは異なるため、
下地と良く接着せず、剥離したり、コート層の表面にク
ラックが生じていた。
〔発明による効果〕
叙上の様に、ZrO□セラミック体の表面を水酸アパタ
イト結晶を含みかつ、線膨張係数が40〜400℃の温
度において9.0〜11.5X10−6deg −’で
あり、400〜800℃の温度範囲において11.0〜
13.6X10−460g−1であるコート層を表面に
もうけたZrO。セラミックスは従来のZrO,セラミ
ックスでは得られなかった正方晶の安定性、優れた生体
親和性を有する事がv#認された。本発明により、生体
内での長期間にわたる耐久性、信鎖性を有し、生体親和
性に優れたZr0zセラミツクスをもたらすことができ
る。これにより高強度で生体親和性に優れた人工歯根、
人工骨、人工関節等の医療分野への生体補綴部材の提供
が可能となった。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)線熱膨張係数が40〜400℃の温度範囲におい
    て9.0〜11.5×10^−^6deg^−^1であ
    って400〜800℃の温度範囲において11.0〜1
    3.6×10^−^6deg^−^1でありかつ、水酸
    アパタイト結晶を含む材質のコート層をジルコニアセラ
    ミック体表面に被覆せしめてなる生体補綴部材。
  2. (2)重量%でCaO43.0%〜47.0%、SiO
    _233.0〜35.0%、P_2O_515.0〜1
    7.0%、MgO4.0〜5.0%、CaF_20〜0
    .7%、CeO_20〜0.3を主成分とするコート層
    をジルコニアセラミック体表面に被着せしめてなる特許
    請求の範囲第1項記載の生体補綴部材。
JP63072703A 1988-03-25 1988-03-25 生体補綴部材 Pending JPH01242067A (ja)

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Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7611781B1 (en) 1999-11-02 2009-11-03 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Hard tissue repairing material
JP2010509336A (ja) * 2006-11-09 2010-03-25 ニューヨーク ユニバーシティ サンドイッチ材料の製造方法、ガラス/セラミック/ガラス複合構造物、ガラス/セラミック/ガラス、医科あるいは歯科補綴、およびガラス/ジルコニア/ガラスサンドイッチ材料

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