JPH03109077A - 生体材料 - Google Patents
生体材料Info
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- JPH03109077A JPH03109077A JP1246008A JP24600889A JPH03109077A JP H03109077 A JPH03109077 A JP H03109077A JP 1246008 A JP1246008 A JP 1246008A JP 24600889 A JP24600889 A JP 24600889A JP H03109077 A JPH03109077 A JP H03109077A
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- Japan
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- powder
- ceramic
- whiskers
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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。
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、人工骨や人工歯根などのインブラントに使用
される、高強度でかつ優れた生体活性を有する生体材料
に関するものである。
される、高強度でかつ優れた生体活性を有する生体材料
に関するものである。
セラミックス材料には、高強度で生体親和性に優れた材
料があり、例えば、人工歯根や人工骨として実用化され
ているものにアルミナセラミックスがある。しかし、ア
ルミナセラミックスは骨と癒着しないため、生体内に固
定するためにはそれ自体にネジを切ったり、穴を開けて
、骨と物理的に固定する必要がある。このため、形状が
複雑となり骨の一部に応力集中を生じ、骨の吸収を生じ
て緩みや脱落につながる場合がある。
料があり、例えば、人工歯根や人工骨として実用化され
ているものにアルミナセラミックスがある。しかし、ア
ルミナセラミックスは骨と癒着しないため、生体内に固
定するためにはそれ自体にネジを切ったり、穴を開けて
、骨と物理的に固定する必要がある。このため、形状が
複雑となり骨の一部に応力集中を生じ、骨の吸収を生じ
て緩みや脱落につながる場合がある。
このため、骨と癒着する材料を開発することによ−って
、上記の問題を解決しようとする検討が行われている。
、上記の問題を解決しようとする検討が行われている。
このような材料としては、ヒドロキシアパタイト焼結体
やＮａ２０−Ｃａ０−Ｐ、０．−３ｉｎ□系バイオガラ
ス（特開昭５３−１４５３９４号’ＰＬ、 Ｌ、
Ｈｅｎｃｈ、 ｅｔ ａｌ、、 Ｊ、
Ｂｉｏｍｅｄ、 Ｍａｔｅｒ、 Ｒｅｓ。
やＮａ２０−Ｃａ０−Ｐ、０．−３ｉｎ□系バイオガラ
ス（特開昭５３−１４５３９４号’ＰＬ、 Ｌ、
Ｈｅｎｃｈ、 ｅｔ ａｌ、、 Ｊ、
Ｂｉｏｍｅｄ、 Ｍａｔｅｒ、 Ｒｅｓ。
Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ、 Ｎｏ、２ （Ｐａｒｔ １）
Ｐ −Ｌ Ｌ ７〜１４１（１９７１） ） 、Ｎ
ａ２ＯＫ２ＯＭｇＯＣａＯｐ２ｏ、−３ｉ０２系ガラス
からアパタイト結晶を析出させた結晶化ガラス（特開昭
５０−２１０１５号） 、ＪＣＩ−ＣａＯ−Ｐ２Ｏ５−
３ｉ０２系ガラスからアパタイト結晶やウオラストナイ
ト系結晶を析出させた結晶化ガラス（特開昭５７−１９
１２５２号） 、ＭｇＯ−ＣａＯ−３ｉＯ□系ガラスか
らウオラストナイト系結晶を析出させた結晶化ガラス（
特開昭６１−２０５６３７号）等が知られている。しか
し、これらの材料は、何れも曲げ強度が２０００ ｋｇ
／ｃｒｊ程度か、もしくはそれ以下と小さく、人工歯根
や、人工骨として必ずしも十分に満足できるものではな
かった。
Ｐ −Ｌ Ｌ ７〜１４１（１９７１） ） 、Ｎ
ａ２ＯＫ２ＯＭｇＯＣａＯｐ２ｏ、−３ｉ０２系ガラス
からアパタイト結晶を析出させた結晶化ガラス（特開昭
５０−２１０１５号） 、ＪＣＩ−ＣａＯ−Ｐ２Ｏ５−
３ｉ０２系ガラスからアパタイト結晶やウオラストナイ
ト系結晶を析出させた結晶化ガラス（特開昭５７−１９
１２５２号） 、ＭｇＯ−ＣａＯ−３ｉＯ□系ガラスか
らウオラストナイト系結晶を析出させた結晶化ガラス（
特開昭６１−２０５６３７号）等が知られている。しか
し、これらの材料は、何れも曲げ強度が２０００ ｋｇ
／ｃｒｊ程度か、もしくはそれ以下と小さく、人工歯根
や、人工骨として必ずしも十分に満足できるものではな
かった。
そこで、これらの材料の強度を増大するために各種セラ
ミックス繊維やウィスカー及び／又は粒子を加えて複合
化することが行われている。例えば、ヒドロキシアパタ
イトをカーボン繊維又はムライト繊維で強化すると、得
られる複合体の曲げ強度は、２５００ ｋｇ／ｃａ！程
度（特開昭５９−５７９７０号や同５９−５７９７１号
）となり、また、Ｃａ０−Ｐ、０６−３ｉｎ２系や、Ｍ
ｇ０−Ｃａｎ −５ｉｎ、系のガラスや結晶化ガラスに
セラミックス繊維及びセラミックス粒子を加えて強化す
ると、得られる複合体の曲げ強度は、約４５００ ｋｇ
／ｃｄ（特開昭６３−２３８８６６号）と、強度が著し
く向上する。
ミックス繊維やウィスカー及び／又は粒子を加えて複合
化することが行われている。例えば、ヒドロキシアパタ
イトをカーボン繊維又はムライト繊維で強化すると、得
られる複合体の曲げ強度は、２５００ ｋｇ／ｃａ！程
度（特開昭５９−５７９７０号や同５９−５７９７１号
）となり、また、Ｃａ０−Ｐ、０６−３ｉｎ２系や、Ｍ
ｇ０−Ｃａｎ −５ｉｎ、系のガラスや結晶化ガラスに
セラミックス繊維及びセラミックス粒子を加えて強化す
ると、得られる複合体の曲げ強度は、約４５００ ｋｇ
／ｃｄ（特開昭６３−２３８８６６号）と、強度が著し
く向上する。
一方、リン酸カルシウム系ガラスセラミックスをゾルゲ
ル法で製造する際に、セラミックス短繊維とセラミック
ス粒子とを添加して、すぐれた強度を有し、生体適合性
の高いセラミックス複合焼結体を製造する方法が特開昭
６４−５９４０号に開示されている。
ル法で製造する際に、セラミックス短繊維とセラミック
ス粒子とを添加して、すぐれた強度を有し、生体適合性
の高いセラミックス複合焼結体を製造する方法が特開昭
６４−５９４０号に開示されている。
しかしながら、これらの材料には、生体不活性の強化成
分が多量に添加される結果、高強度になるものの生体活
性自体が低下するという問題がある。
分が多量に添加される結果、高強度になるものの生体活
性自体が低下するという問題がある。
従って、本発明は高い強度を有するとともに生体活性が
極めて高い生体材料を提供することを目的とする。
極めて高い生体材料を提供することを目的とする。
本発明は、生体活性を有する材料粉末とセラミック礒維
若しくはウィスカー及び／又はセラミック粒子との混合
物に、さらに特定の珪酸カルシウム結晶を混合し、これ
を焼成すると上記課題を解決できる材料が得られるとの
知見に基いてなされたものである。
若しくはウィスカー及び／又はセラミック粒子との混合
物に、さらに特定の珪酸カルシウム結晶を混合し、これ
を焼成すると上記課題を解決できる材料が得られるとの
知見に基いてなされたものである。
すなわち、本発明は、（Ａ ） ３Ｃａ０４ＳｉＯｚ、
２ＣａＯ・５ｉ０２及び３ＣａＯ・５１０２から選ばれ
る少なくとも一種、（Ｂ）生体活性を有する材料粉末と
（Ｃ）セラミック繊維若しくはウィスカー及び／又はセ
ラミック粒子とを混合し、焼成したことを特徴とする生
体材料を提供する。
２ＣａＯ・５ｉ０２及び３ＣａＯ・５１０２から選ばれ
る少なくとも一種、（Ｂ）生体活性を有する材料粉末と
（Ｃ）セラミック繊維若しくはウィスカー及び／又はセ
ラミック粒子とを混合し、焼成したことを特徴とする生
体材料を提供する。
本発明で使用する（Ａ）成分は、特定の珪酸カルシウム
系粉末であり、これは、Ｘ線回折によって３ＣａＯ・２
Ｓｉ０２．２ＣａＯ・５ｉ０２又は３Ｃａ０１５ｉｏ２
の結晶構造を示す物質の単体乃至は混合物である。この
ようなものとしては、上記純珪酸カルシウム自体、又は
これに不純物としてＭｇＯ、Ｎａ、０、Ｆｅ２０ｓ等を
含有する物質をあげることができる。このような（Ａ）
成分は、下記に示す一般的な製造方法で調製した物質を
、常法によって粉砕して得ることができる。
系粉末であり、これは、Ｘ線回折によって３ＣａＯ・２
Ｓｉ０２．２ＣａＯ・５ｉ０２又は３Ｃａ０１５ｉｏ２
の結晶構造を示す物質の単体乃至は混合物である。この
ようなものとしては、上記純珪酸カルシウム自体、又は
これに不純物としてＭｇＯ、Ｎａ、０、Ｆｅ２０ｓ等を
含有する物質をあげることができる。このような（Ａ）
成分は、下記に示す一般的な製造方法で調製した物質を
、常法によって粉砕して得ることができる。
〔１〕 水熱法で合成された各種珪酸カルシウム水和
物（Ｃａ／Ｓｉモル比が１．５〜３である物質）を８０
０℃以上で焼成した物質。
物（Ｃａ／Ｓｉモル比が１．５〜３である物質）を８０
０℃以上で焼成した物質。
（２）有機溶媒中で珪素のアルコキサイドと、カルシウ
ムのアルコキサイド又は塩を所定のモル比（Ｃａ／Ｓｉ
＝ １．５〜３）となるように混合して加水分解した
後、仮焼した物質。
ムのアルコキサイド又は塩を所定のモル比（Ｃａ／Ｓｉ
＝ １．５〜３）となるように混合して加水分解した
後、仮焼した物質。
（３）酸化物、炭酸塩、水和物等を原料に用いて、Ｃａ
Ｏと５ｉｎ２とが所定のモル比（Ｃａ／Ｓｉ ＝ １．
５〜３）となるように配合したバッチを、白金ルツボ中
で融解乃至、１４００℃以上で焼成した物質。
Ｏと５ｉｎ２とが所定のモル比（Ｃａ／Ｓｉ ＝ １．
５〜３）となるように配合したバッチを、白金ルツボ中
で融解乃至、１４００℃以上で焼成した物質。
本発明における（Ａ＞成分の添加量は、材料の全体積を
基準にして０．５〜５０容量％にするのがよい。これは
、（Ａ）成分の量が０．５容量％より少ないと、材料の
生体活性の改善効果が期待できないからであり、また、
５０容量％より多いと、材料の強度が低下するからであ
る。（Ａ）成分の好ましい添加量は、１〜４５容量％で
ある。
基準にして０．５〜５０容量％にするのがよい。これは
、（Ａ）成分の量が０．５容量％より少ないと、材料の
生体活性の改善効果が期待できないからであり、また、
５０容量％より多いと、材料の強度が低下するからであ
る。（Ａ）成分の好ましい添加量は、１〜４５容量％で
ある。
本発明で使用する（Ｂ）成分である生体活性を有する材
料粉末としては、ハイドロキシアパタイト、フルオロア
パタイト、Ｃａｎ−Ｐ ｚＯｓ−３１０２系やＭｇＯ−
ＣａＯ−３ｉＯ□系のガラスや結晶化ガラス、及びウオ
ラストナイト系結晶の単独又は二種以上の混合物をあげ
ることができる。これらのハイドロキシアパタイト、フ
ルオロアパタイト、Ｃａｎ−Ｐ、Ｏ，−３ｉＯ□系やＭ
ｇＯ−ＣａＯ−３ｉＯｚ系のガラスや結晶化ガラスは公
知の方法により調製することができる。（Ｂ）成分とし
ては、ウオラストナイト系結晶粉末が好ましく、該結晶
とは、Ｘ線回折によってウオラストナイト構造を示す物
質であり、このようなものとしては、メタ珪酸カルシウ
ムやメタ珪酸カルシウムに不純物として、ＭｇＯ１Ｎａ
２０、Ｆｅｚｅｓ等を含有する物質をあげることができ
る。尚、リン含量は１重量％以下、好ましくは実質的に
含まないのがよい。このようなウオラストナイト系結晶
粉末は、次のような製造方法により調製した物質を、常
法によって粉砕して得ることができる。
料粉末としては、ハイドロキシアパタイト、フルオロア
パタイト、Ｃａｎ−Ｐ ｚＯｓ−３１０２系やＭｇＯ−
ＣａＯ−３ｉＯ□系のガラスや結晶化ガラス、及びウオ
ラストナイト系結晶の単独又は二種以上の混合物をあげ
ることができる。これらのハイドロキシアパタイト、フ
ルオロアパタイト、Ｃａｎ−Ｐ、Ｏ，−３ｉＯ□系やＭ
ｇＯ−ＣａＯ−３ｉＯｚ系のガラスや結晶化ガラスは公
知の方法により調製することができる。（Ｂ）成分とし
ては、ウオラストナイト系結晶粉末が好ましく、該結晶
とは、Ｘ線回折によってウオラストナイト構造を示す物
質であり、このようなものとしては、メタ珪酸カルシウ
ムやメタ珪酸カルシウムに不純物として、ＭｇＯ１Ｎａ
２０、Ｆｅｚｅｓ等を含有する物質をあげることができ
る。尚、リン含量は１重量％以下、好ましくは実質的に
含まないのがよい。このようなウオラストナイト系結晶
粉末は、次のような製造方法により調製した物質を、常
法によって粉砕して得ることができる。
（１）ゾノトライト系結晶を８００℃以上で焼成した物
質。
質。
（２） Ｃａ／Ｓｉのモル比が１＝１となるように有
機溶媒中で珪素のアルコキサイドと、カルシウムアルコ
キサイド又はカルシウム塩を混合して加水分解した後、
仮焼した物質。
機溶媒中で珪素のアルコキサイドと、カルシウムアルコ
キサイド又はカルシウム塩を混合して加水分解した後、
仮焼した物質。
（３）酸化物、炭酸塩、水和物等を原料に用いて、Ｃａ
ＯとＳｉＯ□とが、１／１ （モル比）となるように配
合したバッチを、白金ルツボ中で融解したのち、室温迄
徐冷して得た物質。
ＯとＳｉＯ□とが、１／１ （モル比）となるように配
合したバッチを、白金ルツボ中で融解したのち、室温迄
徐冷して得た物質。
本発明で用いる成分（Ｃ）は、（Ｃ−１）セラミックス
繊維若しくはウィスカー及び／又は（Ｃ−２）セラミッ
クス粒子である。
繊維若しくはウィスカー及び／又は（Ｃ−２）セラミッ
クス粒子である。
（Ｃ−１）成分のセラミック繊維又はウィスカーは強度
向上の役割を果たすものであり、通常のセラミックスで
ある金属の酸化物、炭化物、窒化物、酸窒化物、硼化物
などを素材としたものが用いられる。具体的にはＡ １
２０３．２ｒＯ２，５ＩＣＳＳ１３Ｎ４、ＢＮ、サイア
ロンなどの繊維やウィスカーである。
向上の役割を果たすものであり、通常のセラミックスで
ある金属の酸化物、炭化物、窒化物、酸窒化物、硼化物
などを素材としたものが用いられる。具体的にはＡ １
２０３．２ｒＯ２，５ＩＣＳＳ１３Ｎ４、ＢＮ、サイア
ロンなどの繊維やウィスカーである。
好ましくは、ＳＩＣｓ ５１３Ｎ４の長繊維や短繊維、
ウィスカー等である。
ウィスカー等である。
これらは本発明の複合焼結体を製造する際の焼結の工程
において、焼結温度を上回る融点をもつものであればい
ずれも使用可能であるが、好ましくは結晶質のものであ
り、しかも焼結工程に相当する熱履歴の間に変態を起こ
さない結晶性を有するものがよい。これは焼結の工程に
おいて結晶化あるいは結晶変態を起こした場合、それ本
来の強度が低下したり、また熱膨張率が変化し、マトリ
ックスとの間の界面の結合力が低下したりして強度向上
という本来の目的の効果が減じるからである。
において、焼結温度を上回る融点をもつものであればい
ずれも使用可能であるが、好ましくは結晶質のものであ
り、しかも焼結工程に相当する熱履歴の間に変態を起こ
さない結晶性を有するものがよい。これは焼結の工程に
おいて結晶化あるいは結晶変態を起こした場合、それ本
来の強度が低下したり、また熱膨張率が変化し、マトリ
ックスとの間の界面の結合力が低下したりして強度向上
という本来の目的の効果が減じるからである。
このようなものとしてＡ １．０３ではα−Ａ １２０
３、ＺｒＯ２ではＣａＯ、ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３などを固溶
させた安定化ＺｒＯ，、部分安定化１ｒ０２、ＳｉＣで
はｅｘ −３ｉＣ、β−３ｉＣなどがある。尚、これら
繊維及びウィスカーとしてはアスペクト比５以上、好ま
しくは１０以上のもの、長さ２μｍ〜５ ｍｍのものが
好適に使用される。
３、ＺｒＯ２ではＣａＯ、ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３などを固溶
させた安定化ＺｒＯ，、部分安定化１ｒ０２、ＳｉＣで
はｅｘ −３ｉＣ、β−３ｉＣなどがある。尚、これら
繊維及びウィスカーとしてはアスペクト比５以上、好ま
しくは１０以上のもの、長さ２μｍ〜５ ｍｍのものが
好適に使用される。
（Ｃ−２＞成分のセラミック微粒子もマトリックス中に
おいて強度向上の役割を果たすものであり、本発明の複
合焼結体を製造する際の焼結の工程において、焼結温度
を上回る融点を持つ多結晶又は単結晶微粒子を用いるこ
とが必要である。これらは金属の酸化物、炭化物、窒化
物、酸窒化物、硼化物などとして知られているセラミッ
クスで、具体的には＾’２０３．２ｒＯ，、ＳｉＣ、５
ｉ３Ｌ 、ＢＮ。
おいて強度向上の役割を果たすものであり、本発明の複
合焼結体を製造する際の焼結の工程において、焼結温度
を上回る融点を持つ多結晶又は単結晶微粒子を用いるこ
とが必要である。これらは金属の酸化物、炭化物、窒化
物、酸窒化物、硼化物などとして知られているセラミッ
クスで、具体的には＾’２０３．２ｒＯ，、ＳｉＣ、５
ｉ３Ｌ 、ＢＮ。
サイアロンなどの微粒子があげられる。好ましくは、Ｓ
ｉＣ、Ｓｉ、Ｎ、 、２ｒＯ□の焼結体用原料粉等であ
る。これらの微粒子は単独又は組み合わせて用いること
ができる。また、これらを予め混合焼結して複合セラミ
ックスの微粒子として使用してもよい。
ｉＣ、Ｓｉ、Ｎ、 、２ｒＯ□の焼結体用原料粉等であ
る。これらの微粒子は単独又は組み合わせて用いること
ができる。また、これらを予め混合焼結して複合セラミ
ックスの微粒子として使用してもよい。
上記（Ｃ）成分が、生体活性を有する材料の粉体並びに
、（Ａ）成分中に混合される量は、生体材料の体積を基
準にして１０〜９０容量％とするのがよい。その理由は
、（Ｃ）成分が１０容量％より少ないと、機械的強度の
向上が期待できないからであり、又、９０容量％より多
いと生体活性機能が発現しないからである。（Ｃ）成分
の配合量は、２０〜８０容量％が好ましい。
、（Ａ）成分中に混合される量は、生体材料の体積を基
準にして１０〜９０容量％とするのがよい。その理由は
、（Ｃ）成分が１０容量％より少ないと、機械的強度の
向上が期待できないからであり、又、９０容量％より多
いと生体活性機能が発現しないからである。（Ｃ）成分
の配合量は、２０〜８０容量％が好ましい。
本発明における（Ａ）〜（Ｃ）成分の粒子径が大き過ぎ
ると得られる複合体の強度が低く、又強度のバラツキが
大きくなるので好ましくない。好ましい粒子径は３２５
メツシユ以下、より好ましくは平均粒径２０μ以下であ
る。
ると得られる複合体の強度が低く、又強度のバラツキが
大きくなるので好ましくない。好ましい粒子径は３２５
メツシユ以下、より好ましくは平均粒径２０μ以下であ
る。
以下に、本発明の生体材料の製造方法を記述する。
本発明において、生体活性を有する材料粉末（Ｂ成分）
と（Ａ）成分、（Ｃ）成分との複合化を行う場合、（Ｃ
−１）成分としてセラミックス長繊維を配列させて用い
る場合と、チョツプド状に切断されたセラミックス短繊
維又セラミックスウィスカーを用いる場合とでは、異な
った方法により行うのがよい。例えば、セラミックス長
繊維を配列させて用いる場合には、中空の容器内で所定
量のセラミックス長繊維に張力をかけながら軸方向に配
列させ、該容器内に予め十分に混合してあいた生体活性
を有する材料粉末とＡ成分とを充填するか、又は生体活
性を有する材料粉末と（Ａ）成分と（Ｃ−２）成分とを
予め十分に混合しておいた混合粉末を充填し、次いで、
プレス又はラバープレスをかけて予備成形する。この場
合、生体活性を有する材料粉末とＡ成分、又は生体活性
を有する材料粉末と（Ａ）成分、（Ｃ−２）成分とを予
め十分に混合しておいた混合粉末のスラリーを用いて鋳
込成形を行うこともできる。また、セラミックス長繊維
を、生体活性を有する材料粉末とＡ成分、又は生体活性
を有する材料粉末及び（Ａ）成分、（Ｃ−２）成分と、
バインダー、分散媒からなるスラリー中に浸漬しながら
ドラムに巻き取って乾燥後、これを所定形状に切断し、
脱脂して予備成形体とすることもできる。
と（Ａ）成分、（Ｃ）成分との複合化を行う場合、（Ｃ
−１）成分としてセラミックス長繊維を配列させて用い
る場合と、チョツプド状に切断されたセラミックス短繊
維又セラミックスウィスカーを用いる場合とでは、異な
った方法により行うのがよい。例えば、セラミックス長
繊維を配列させて用いる場合には、中空の容器内で所定
量のセラミックス長繊維に張力をかけながら軸方向に配
列させ、該容器内に予め十分に混合してあいた生体活性
を有する材料粉末とＡ成分とを充填するか、又は生体活
性を有する材料粉末と（Ａ）成分と（Ｃ−２）成分とを
予め十分に混合しておいた混合粉末を充填し、次いで、
プレス又はラバープレスをかけて予備成形する。この場
合、生体活性を有する材料粉末とＡ成分、又は生体活性
を有する材料粉末と（Ａ）成分、（Ｃ−２）成分とを予
め十分に混合しておいた混合粉末のスラリーを用いて鋳
込成形を行うこともできる。また、セラミックス長繊維
を、生体活性を有する材料粉末とＡ成分、又は生体活性
を有する材料粉末及び（Ａ）成分、（Ｃ−２）成分と、
バインダー、分散媒からなるスラリー中に浸漬しながら
ドラムに巻き取って乾燥後、これを所定形状に切断し、
脱脂して予備成形体とすることもできる。
一方、チョツプド状に切断されたセラミックス短繊維、
又はセラミックスウィスカーを混入して用いる場合は、
該繊維類と、生体活性を有する材料粉末とＡ成分、又は
生体活性を有する材料粉末と（Ａ＞成分、（Ｃ−２）成
分とを、予め十分混合した後、プレス又はラバープレス
をかけて予備成形するか、これらのスラリーを用いて鋳
込成形を行う。
又はセラミックスウィスカーを混入して用いる場合は、
該繊維類と、生体活性を有する材料粉末とＡ成分、又は
生体活性を有する材料粉末と（Ａ＞成分、（Ｃ−２）成
分とを、予め十分混合した後、プレス又はラバープレス
をかけて予備成形するか、これらのスラリーを用いて鋳
込成形を行う。
次に、これらを下記の焼成方法によって、緻密焼成体を
調製することができる。
調製することができる。
（ｉ＞上記予備成形体を９００℃以上、好ましくは１０
００℃以上で不活性ガス雰囲気中で常圧で焼成する。
００℃以上で不活性ガス雰囲気中で常圧で焼成する。
（１１）上記予備成形体、又は原料粉をホットプレスに
より９００℃以上で不活性ガス雰囲気中、加圧下で焼成
する。
より９００℃以上で不活性ガス雰囲気中、加圧下で焼成
する。
（ｉｉｉ ）上記予備成形体をガラス容器等の中に封入
し、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）するか、又は上記常圧
焼成体やホットプレス焼成体を更に熱間静水圧プレス処
理する。
し、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）するか、又は上記常圧
焼成体やホットプレス焼成体を更に熱間静水圧プレス処
理する。
このようにして調製されたセラミックス焼成体は、生体
活性を有する物質、特定の珪酸カルシウム及び強化成分
とから構成される物質である。
活性を有する物質、特定の珪酸カルシウム及び強化成分
とから構成される物質である。
本発明によれば、特定の珪酸カルシウムを添加した結果
、高強度で、かつ生体活性が向上した複合体が提供され
る。
、高強度で、かつ生体活性が向上した複合体が提供され
る。
従って、本発明の生体材料は、人工歯根や、人工骨用の
材料として巾広く使用することができる。
材料として巾広く使用することができる。
次に、実施例により本発明を説明する。
実施例ｌ
５ｉＯ□及びＣａＣ０＋を原料に用い、モル基準でＣａ
ｎ ：５０％、ＳｉＯ□：５０％となるように調合し、
これを白金ルツボ中１６００℃で１時間融解後、炉内で
常温迄冷却した。この冷却物を取り出し、サイクロミル
で２００メツシユ以下迄粉砕した後、更に、ボールミル
で１０μ以下の粒子径迄粉砕した。
ｎ ：５０％、ＳｉＯ□：５０％となるように調合し、
これを白金ルツボ中１６００℃で１時間融解後、炉内で
常温迄冷却した。この冷却物を取り出し、サイクロミル
で２００メツシユ以下迄粉砕した後、更に、ボールミル
で１０μ以下の粒子径迄粉砕した。
この粉末のＸ線回折を行ったところ、α−ウオラストナ
イトのみからなる粉体であることが解った。
イトのみからなる粉体であることが解った。
５１０２及びＣａＣＯ３を原料に用い、モル基準でＣａ
Ｏ：６０％、ＳｉＯ□：４０％となるように調合し、こ
れを白金ルツボ中１４００℃で１時間焼成後取り出して
粉砕し、更に、これを−軸ブレスで成形してベレットを
つくった。このベレットを白金ルツボ中１６００℃で２
０時間焼成した。この冷却物を取り出し、サイクロミル
で２００メツシユ以下迄粉砕した後、更に、ボールミル
で１０μ以下の粒子径上粉砕した。この粉末のＸ線回折
を行ったところ、３Ｃａ０・２ＳｉＯ□の結晶構造の粉
体であることが解った。
Ｏ：６０％、ＳｉＯ□：４０％となるように調合し、こ
れを白金ルツボ中１４００℃で１時間焼成後取り出して
粉砕し、更に、これを−軸ブレスで成形してベレットを
つくった。このベレットを白金ルツボ中１６００℃で２
０時間焼成した。この冷却物を取り出し、サイクロミル
で２００メツシユ以下迄粉砕した後、更に、ボールミル
で１０μ以下の粒子径上粉砕した。この粉末のＸ線回折
を行ったところ、３Ｃａ０・２ＳｉＯ□の結晶構造の粉
体であることが解った。
ＳｌＯ□及びＣａＣ０ａを原料に用い、モル基準でＣａ
Ｏ：６６．７％、ＳｉＯ□：３３．３％となるように調
合し、これを−軸プレスで成形してベレットをつくった
。
Ｏ：６６．７％、ＳｉＯ□：３３．３％となるように調
合し、これを−軸プレスで成形してベレットをつくった
。
このベレットを白金ルツボ中１６００℃で１時間焼成後
、取り出して粉砕し、更に、これを−軸ブレスで成形し
てベレットをつくった。このベレットを白金ルツボ中１
６００℃で２０時間焼成した。
、取り出して粉砕し、更に、これを−軸ブレスで成形し
てベレットをつくった。このベレットを白金ルツボ中１
６００℃で２０時間焼成した。
この冷却物を取り出し、サイクロミルで２００メツシユ
以下迄粉砕した後、更に、ボールミルで１０μ以下の粒
子径上粉砕した。この粉末のＸ線回折を行ったところ、
２ＣａＯ・ＳｉＯ□の結晶構造の粉体であることが解っ
た。
以下迄粉砕した後、更に、ボールミルで１０μ以下の粒
子径上粉砕した。この粉末のＸ線回折を行ったところ、
２ＣａＯ・ＳｉＯ□の結晶構造の粉体であることが解っ
た。
５１０２及び（：ａＣＯｓを原料に用い、モル基準でＣ
ａＯニア５％、５１０２ ： ２５％となるように調合
し、これを−軸プレスで成形してベレットをつくった。
ａＯニア５％、５１０２ ： ２５％となるように調合
し、これを−軸プレスで成形してベレットをつくった。
このベレットを白金ルツボ中１６００℃で１時間焼成後
、取り出して粉砕し、更に、これを−軸ブレスで成形し
てベレットをつくった。このベレットを白金ルツボ中１
６００℃で２０時間焼成した。
、取り出して粉砕し、更に、これを−軸ブレスで成形し
てベレットをつくった。このベレットを白金ルツボ中１
６００℃で２０時間焼成した。
この冷却物を取り出し、サイクロミルで２００メツシユ
以下迄粉砕した後、更に、ボールミルで１０μ以下の粒
子径上粉砕した。この粉末のＸ線回折を行ったところ、
３ＣａＯ・ＳｉＯ□の結晶構造の粉体であることが解っ
た。
以下迄粉砕した後、更に、ボールミルで１０μ以下の粒
子径上粉砕した。この粉末のＸ線回折を行ったところ、
３ＣａＯ・ＳｉＯ□の結晶構造の粉体であることが解っ
た。
このようにして得られたウオラストナイト粉末と、各種
珪酸４カルシウム結晶粉末と、炭化珪素繊維及び／又は
炭化珪素粒子とを表−１に示す量で混合した後、ホット
プレス用黒鉛型内に充填し、これを５℃／１Ｔｌｉ ｎ
の昇温速度で室温から焼成温度迄４００ ｋｇ／ｃａｔ
の圧を引加しながら加熱し、焼成温度で１時間保持して
一体化した。その後炉内で室温迄冷却した。
珪酸４カルシウム結晶粉末と、炭化珪素繊維及び／又は
炭化珪素粒子とを表−１に示す量で混合した後、ホット
プレス用黒鉛型内に充填し、これを５℃／１Ｔｌｉ ｎ
の昇温速度で室温から焼成温度迄４００ ｋｇ／ｃａｔ
の圧を引加しながら加熱し、焼成温度で１時間保持して
一体化した。その後炉内で室温迄冷却した。
このように調製した焼成体（本発明品１〜３）の表面を
研磨した後、直径２ｍ（Ｔ１１長さｌＱｍｍの円柱状試
験片を調製し、家兎の大腿骨（直径２．２閣の穴）に埋
植した。８週間後に、大腿骨を摘出して骨から試験片を
押し出すのに必要な応力を測定した。結果をまとめて表
−１に示す。
研磨した後、直径２ｍ（Ｔ１１長さｌＱｍｍの円柱状試
験片を調製し、家兎の大腿骨（直径２．２閣の穴）に埋
植した。８週間後に、大腿骨を摘出して骨から試験片を
押し出すのに必要な応力を測定した。結果をまとめて表
−１に示す。
実施例２
試薬特級のＭｇＯ、ＣａＣＯ３，５ｉＯｚをＭｇＯ／Ｃ
ａＯ／５ｉｎ２＝１０／４０１５０ （モル％）のガラ
ス組成となるように調合して白金ルツボに入れ、電気炉
中で１４５０℃で３時間溶融後、水中に投じてガラスを
得た。
ａＯ／５ｉｎ２＝１０／４０１５０ （モル％）のガラ
ス組成となるように調合して白金ルツボに入れ、電気炉
中で１４５０℃で３時間溶融後、水中に投じてガラスを
得た。
このガラスをサイクロミルで２００メツシユ以下に粉砕
した後、更にボールミルで１０μ以下迄粉砕した。この
様にして得られたガラス粉末と炭化珪素、ウィスカー及
び実施例１で調製した２ＣａＯ・５）０２粉末とを表−
１に示すように所定量混合した後、ホットプレス用黒鉛
型内に充填し、これを５℃／分の昇温速度で室温から焼
成温度迄４００ｋｇ／ ｃｕｔの圧を加えながら加熱し
、焼成温度で１時間保持して一体化した。この後、炉内
で室温迄冷却して本発明品４を得た。この焼成体（本発
明品４）を用いて実施例１と同様の試験を行った。結果
を表−１に示す。
した後、更にボールミルで１０μ以下迄粉砕した。この
様にして得られたガラス粉末と炭化珪素、ウィスカー及
び実施例１で調製した２ＣａＯ・５）０２粉末とを表−
１に示すように所定量混合した後、ホットプレス用黒鉛
型内に充填し、これを５℃／分の昇温速度で室温から焼
成温度迄４００ｋｇ／ ｃｕｔの圧を加えながら加熱し
、焼成温度で１時間保持して一体化した。この後、炉内
で室温迄冷却して本発明品４を得た。この焼成体（本発
明品４）を用いて実施例１と同様の試験を行った。結果
を表−１に示す。
実施例３
常法により合成したヒドロキシアパタイト（Ｃａ／Ｐ＝
１．６７ ：粒子径１０μ以下）と窒化珪素ウィスカ
ー及びジルコニア粒子（Ｙ２Ｏ，２モル％固溶体）と実
施例１で合成した２ＣａＯ・ＳｉＯ□とを表−１に示す
量で配合した後、ホットプレス黒鉛型内に充填し、これ
を６０℃／分の昇温速度で室温から焼成温度迄４００ｋ
ｇ／ｃｎｌの圧を加えて加熱し、焼成温度で１０分間保
持して一体化した。この後炉内で室温迄放冷して本発明
品５を得た。この焼成体を用いて実施例１と同様の試験
を行った。結果を表−１に示す。
１．６７ ：粒子径１０μ以下）と窒化珪素ウィスカ
ー及びジルコニア粒子（Ｙ２Ｏ，２モル％固溶体）と実
施例１で合成した２ＣａＯ・ＳｉＯ□とを表−１に示す
量で配合した後、ホットプレス黒鉛型内に充填し、これ
を６０℃／分の昇温速度で室温から焼成温度迄４００ｋ
ｇ／ｃｎｌの圧を加えて加熱し、焼成温度で１０分間保
持して一体化した。この後炉内で室温迄放冷して本発明
品５を得た。この焼成体を用いて実施例１と同様の試験
を行った。結果を表−１に示す。
比較例１
実施例３で使用したハイドロキシアパタイト粉体をホッ
トプレスの黒鉛型に入れ、５℃／分の昇温速度で室温か
ら焼成温度迄、３００ｋｇ／ｃｄの圧を印加しながら加
熱し、１時間保持して一体化した。この後炉内で室温迄
冷却して比較品１を得た。
トプレスの黒鉛型に入れ、５℃／分の昇温速度で室温か
ら焼成温度迄、３００ｋｇ／ｃｄの圧を印加しながら加
熱し、１時間保持して一体化した。この後炉内で室温迄
冷却して比較品１を得た。
この焼成体を用い実施例１と同様の試験を行った。
結果を表−１に示す。
比較例２
表−１に示すように３（”ａＯ・２Ｓｔ０２を無添加と
した以外は実施例３と同様の操作で焼成体を調製した（
比較品２）後、この焼成体を用い実施例１と同様の試験
を行った。結果を表−１に示す。
した以外は実施例３と同様の操作で焼成体を調製した（
比較品２）後、この焼成体を用い実施例１と同様の試験
を行った。結果を表−１に示す。
比較例３．４
実施例１で調製したウオラストナイト粉末のみを用い、
これと炭化珪素ウィスカーとを、表−１に示す量で混合
した後、ホットプレス用黒鉛型内に充填し、これを５℃
／ ｍ ｉ ｎの昇温速度で、室温から焼成温度迄、４
００ ｋｇ／ｃゴの圧を印加しながら加熱し、焼成温度
で１時間保持して一体化して比較品３及び４を得た。こ
の後炉内で室温迄冷却した。
これと炭化珪素ウィスカーとを、表−１に示す量で混合
した後、ホットプレス用黒鉛型内に充填し、これを５℃
／ ｍ ｉ ｎの昇温速度で、室温から焼成温度迄、４
００ ｋｇ／ｃゴの圧を印加しながら加熱し、焼成温度
で１時間保持して一体化して比較品３及び４を得た。こ
の後炉内で室温迄冷却した。
この焼成体を用い実施例１と同様の試験を行った。結果
を表−１に示す。
を表−１に示す。
比較例５
２ＣａＯ・ＳｉＯ□を無添加とした以外、実施例２と同
様の操作で表−１に示す組成の焼成体（比較品５）を調
製した後、この焼成体を用い実施例１と同様の試験を行
った。結果を表−１に示す。
様の操作で表−１に示す組成の焼成体（比較品５）を調
製した後、この焼成体を用い実施例１と同様の試験を行
った。結果を表−１に示す。
尚、表中、炭化珪素ウィスカーは、東海カーボン側製の
ＳｉＣウィスカーＴＷＳ−１００、直径０．３〜０．６
、長さ５〜１５μｍ１アスペクト比１０〜４０であり、
炭化珪素粒子は、小野田セメント側部０Ｙ−１１、平均
粒径０．９μｍ１アスペクト比３以下であり、窒化珪素
ウィスカーは、タテホ化学工業■製ＳＮＷ、直径０．１
〜１．６μ、アスヘクト比２０〜２００であり、ジルコ
ニア粒子は東ソー■製ＴＺ２Ｙ、平均粒径０．３μ、ア
スペクト比４以下である。
ＳｉＣウィスカーＴＷＳ−１００、直径０．３〜０．６
、長さ５〜１５μｍ１アスペクト比１０〜４０であり、
炭化珪素粒子は、小野田セメント側部０Ｙ−１１、平均
粒径０．９μｍ１アスペクト比３以下であり、窒化珪素
ウィスカーは、タテホ化学工業■製ＳＮＷ、直径０．１
〜１．６μ、アスヘクト比２０〜２００であり、ジルコ
ニア粒子は東ソー■製ＴＺ２Ｙ、平均粒径０．３μ、ア
スペクト比４以下である。
Claims (1)
- （Ａ）３ＣａＯ・２ＳｉＯ＿２、２ＣａＯ・ＳｉＯ＿２
及び３ＣａＯ・ＳｉＯ＿２から選ばれる少なくとも一種
、（Ｂ）生体活性を有する材料粉末と（Ｃ）セラミック
繊維若しくはウィスカー及び／又はセラミック粒子とを
混合し、焼成したことを特徴とする生体材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1246008A JPH03109077A (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 生体材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1246008A JPH03109077A (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 生体材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03109077A true JPH03109077A (ja) | 1991-05-09 |
Family
ID=17142088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1246008A Pending JPH03109077A (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 生体材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03109077A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6461632B1 (en) * | 1998-10-19 | 2002-10-08 | Synthes (U.S.A.) | Hardenable ceramic hydraulic cement |
| JP2008512176A (ja) * | 2004-09-10 | 2008-04-24 | ドクサ アクティボラグ | 吸収性セラミック組成物 |
| CN106730024A (zh) * | 2017-01-09 | 2017-05-31 | 中国人民解放军第二军医大学第二附属医院 | 羟基磷灰石晶须增强可降解共聚物‑硅酸钙复合骨修复材料 |
| CN106880875A (zh) * | 2017-01-09 | 2017-06-23 | 中国人民解放军第二军医大学第二附属医院 | 羟基磷灰石晶须增强可降解共聚物‑硅酸钙复合骨修复材料的制备方法 |
-
1989
- 1989-09-21 JP JP1246008A patent/JPH03109077A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6461632B1 (en) * | 1998-10-19 | 2002-10-08 | Synthes (U.S.A.) | Hardenable ceramic hydraulic cement |
| JP2008512176A (ja) * | 2004-09-10 | 2008-04-24 | ドクサ アクティボラグ | 吸収性セラミック組成物 |
| CN106730024A (zh) * | 2017-01-09 | 2017-05-31 | 中国人民解放军第二军医大学第二附属医院 | 羟基磷灰石晶须增强可降解共聚物‑硅酸钙复合骨修复材料 |
| CN106880875A (zh) * | 2017-01-09 | 2017-06-23 | 中国人民解放军第二军医大学第二附属医院 | 羟基磷灰石晶须增强可降解共聚物‑硅酸钙复合骨修复材料的制备方法 |
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