JPS6160697B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 この発明は、医師が診断や治療の目的で使用す
るのに好適な医用器具に関する。 従来の技術 メス、はさみ、鉗子、ピンセツトなどの医用器
具は、従来、炭素鋼、メツキを施した炭素鋼、プ
ラスチツク、ステンレス鋼などで作られている。 ところで、医用器具においては、たとえば同じ
はさみではあつても、他の用途に供されるそれと
は著しく異なる特性が要求されている。すなわ
ち、 Ａ 初期の切れ味がよく、しかも使用中における
切れ味の低下が極力少ないこと（メスやはさみ
などの刀類の場合）、 Ｂ 熱湯や蒸気などによる高温かつ長時間の消毒
にも十分耐えること、 Ｃ 血液や薬品などが接触あるいは付着しても変
質しないこと、 Ｄ 容易に清浄化できること、 といつたことが要求されている。人体に対して無
害である必要があることはいうまでもない。しか
しながら、上記従来の医用器具にはいずれも一長
一短がある。 すなわち、炭素鋼製のメスやはさみは、初期の
切れ味がよく、しかも使用中における切れ味の低
下も比較的少ないので、上記Ａの特性は一応満足
している。しかしながら、他の特性については十
分であるとはいえない。すなわち、熱湯や蒸気に
よる消毒を長時間行うと、焼戻し作用によつて切
れ味が大きく低下してしまう。かといつて、短時
間の消毒では効果に疑問があり、再使用するには
疫学面から不安である。そのため、現状は、その
まま使い捨てるか、あるいは把手部と刀部とを着
脱自在に構成しておき、把手部は消毒して再使用
するが、刀部は使い捨てるようにしている。ま
た、炭素鋼製の医用器具は、熱湯や蒸気による消
毒を行なつたり、血液や薬品などが接触あるいは
付着すると錆びてくるという問題がある。さら
に、血液や薬品などが付着しやすいうえに、それ
らを取り除きにくいという問題もある。特に、鉗
子やピンセツトなど、ぎざぎざに加工された滑り
防止部を有するような医用器具の清浄作業はなか
なか厄介で、看護婦泣かせのひとつになつてい
る。 一方、ステンレス鋼製の医用器具は、錆を発生
せず、しかも清浄化が比較的容易であるという長
所がある。しかしながら、初期の切れ味は大きく
劣り、また高温での消毒を繰り返し行なうと徐々
に弾性が失われてくるので、良好な切れ味が要求
されるメス、はさみなどの刀類や、弾力を利用し
ている鉗子やピンセツトなどは、上記特性Ａ、Ｂ
の点で問題がある。 さらに、メツキを施した炭素鋼からなる医用器
具も、やはり初期の切れ味が悪い。また、医用器
具同士の擦過や消毒などによつてメツキが剥がれ
やすいが、そうなると上述した炭素鋼製の医用器
具と同様の問題を生ずるようになる。 また、プラスチツク製医用器具は、決して錆び
ないという点では大変有利であるが、その性質上
刀類などには向かず、また剛性や靭性にも劣つて
いるので、使い捨て専用の注射器など、極く一部
のものに使用されているにすぎない。 発明が解決しようとする問題点 この発明の目的は、従来の医用器具の上記欠点
を解決し、上述した特性Ａ〜Ｄのすべてを備えて
いる医用器具を提供するにある。 問題点を解決するための手段 上記目的を達成するためのこの発明は、正方晶
系の結晶構造をもつジルコニアを少なくとも50モ
ル％含み、かつ立方晶系の結晶構造をもつジルコ
ニアが10モル％以下であるジルコニア焼結体から
なる医用器具を特徴とするものである。 本発明において医用器具とは、いろいろな診療
科で使用されるものの総称で、具体的には、たと
えば、メスと呼ばれる刀類（切断力、尖刃刀、彎
刀など）、剪刀類（直剪刀、彎剪刀などの、いわ
ゆるはさみ）、鉗子（止血用鉗子、各種臓器用鉗
子など）、各種ピンセツト、各種鈎、各種縫合
針、各種ノミ、糸誘導器、各種鋸、持針器、各種
ヤスリ、各種鑷子、舌圧子、はく離子などであ
る。 この発明をさらに詳細に説明するに、この発明
の医用器具は、その全部、または一部（たとえ
ば、把手部と刃部とを着脱自在に別々に構成した
ものにおいてその刃部）がジルコニア焼結体から
なつている。 上記ジルコニア焼結体は、機械的強度の高い医
用器具を得ることができることから、正方晶系の
結晶構造をもつジルコニア（正方晶ジルコニア）
のみからなるものであるか、または正方晶ジルコ
ニアと単斜晶系の結晶構造をもつジルコニア（単
斜晶ジルコニア）とが共存していて、しかも正方
晶ジルコニアの量が全体に対して50モル％以上で
あり、かつ立方晶系の結晶構造をもつジルコニア
（立方晶ジルコニア）が10モル％以下のものであ
る。すなわち、この発明で使用するジルコニア焼
結体は、正方晶ジルコニアを少なくとも50モル％
含み、かつ立方晶ジルコニアが10モル％以下であ
るものであるということができる。しかして、焼
結体中の正方晶ジルコニアの量は、後述する原料
粉末の純度、粒径、組成や、焼結温度や時間、焼
結後の冷却条件など、さまざまな条件に左右され
る。したがつて、製造にあたつてはこれらの条件
を厳密に制御し、上述したように正方晶ジルコニ
アが少なくとも50モル％であるジルコニア焼結体
が得られるようにする。少なくとも50モル％の正
方晶ジルコニアを含むジルコニア焼結体を使用す
るのは、次のような理由による。 すなわち、ジルコニア焼結体中の正方晶ジルコ
ニアは、焼結体が応力を受けたときに正方晶ジル
コニアが単斜晶ジルコニアに変態する、いわゆる
応力誘起変態機構をもち、その変態に必要なエネ
ルギーが加わつた応力を緩和するように作用して
焼結体の機械的強度を向上させるが、50モル％も
の大量の正方晶ジルコニアが含まれているとかか
る応力誘起変態機構が十分に働き、機械的強度が
大きく向上するのである。機械的強度が向上する
ということは、靭性や耐摩擦性が向上するという
ことでもある。50モル％に満たない場合は、たと
え高い強度を発現させることはできても、靭性が
不足し、刃立加工時に刃先に大量の欠け（チツピ
ング）を生じたり、また大きな欠けができるなど
して、上述した特性の低下、特に初期の切れ味の
低下をもたらし、この発明が目的とする医用器具
を得ることができなくなる。 また、単斜晶ジルコニアが存在しているという
ことは、その周囲または近傍に正方晶系から単斜
晶系への結晶構造の変態に伴うマイクロクラツク
を生じているということであり、焼結体が機械的
または熱的衝撃によるクラツクを発生した場合に
そのクラツクの伝播がマイクロクラツクによつて
妨害され、曲がりくねつた経路をたどるようにな
るので、機械的強度のみならず熱衝撃強度も高く
なる。 これに対して、立方晶ジルコニアは、正方晶ジ
ルコニアや単斜晶ジルコニアがもつている上述し
たような機能を全く有しない。そればかりか、立
方晶ジルコニアが含まれているということは、そ
の分だけ正方晶ジルコニアや単斜晶ジルコニアの
量が少なくなつているということであり、その少
なくなつた分だけ機械的強度や熱衝撃強度の向上
効果が低減される。それゆえ、この発明において
は、立方晶ジルコニアを10モル％以下に制限して
いる。 また、この発明で使用するジルコニア焼結体は
0.5〜５μｍの平均粒子径を有するものであるの
が好ましい。すなわち、平均粒子径が0.5μｍ未
満であつても、また５μを越えても機械的強度の
低下傾向が現れてくるので、いずれの場合も好ま
しくない。 上記のようなジルコニア焼結体は、ジルコニア
にイツトリア、カルシア、マグネシアなどの安定
化剤を固溶させることによつて得ることができ
る。なかでも、比較的低温での焼結が可能である
ために結晶粒子径を小さくすることができ、結晶
を緻密にできてより一層高い機械的強度の焼結体
を得ることができることから、イツトリアやカル
シアを用いるのが好ましい。その場合、イツトリ
アにあつては全体に対して１〜５モル％程度固溶
させればよく、カルシアにあつては１〜６モル％
程度固溶させればよい。もちろん、イツトリアと
カルシアとを併用することもできる。 この発明の医用器具は、たとえば次のようにし
て製造する。 すなわち、まずジルコニア粉末とイツトリア粉
末、またはジルコニア粉末とイツトリア粉末とカ
ルシア粉末とを所望の割合で混合し、次いでこれ
を800〜1100℃で仮焼した後粉砕する。必要に応
じてかかる仮焼、粉砕を繰り返し行い、原料粉末
を得る。 次に、上記原料粉末をラバープレス法、金型成
形法などの周知の成形法を用いて所望の医用器具
の形に成形し、成形体を得る。 次に、上記成形体を20〜100℃／時の昇温速度
で1500〜1650℃まで加熱し、その温度に数時間保
持した後20〜180℃／時の速度で800℃程度まで冷
却し、さらに室温まで冷却して焼結する。 このようにして得た、医用器具の形状をしたジ
ルコニア焼結体の表面を光学研磨して、血液や薬
品などが付着しにくいように、またたとえ付着し
ても容易に清浄化できるようにする。さらに、刃
付加工などを行なう必要のある医用器具にあつて
は、ホーニング加工やラツピング加工によつて刃
立てをする。 次に、実施例に基いてこの発明をさらに詳細に
説明する。 実施例 表に示す５種類のジルコニア焼結体を製造する
ため、純度が99.9％であるジルコニア粉末とイツ
トリア粉末とをイツトリアの量が表に示す値にな
るように混合し、次いでこれを900℃で２時間仮
焼した後ウレタンを内張りしたボールミルで湿式
粉砕し、さらに仮焼を繰り返し、平均粒子径が
0.1μｍである原料粉末を得た。 次に、上記原料粉末をラバープレス法を用いて
成形し、板状の成形体を得た。成形圧力は、2000
Kg／cm²とした。 次に、上記成形体を加熱炉に入れ、900℃まで
は50℃／時の速度で、それから上は30℃／時の速
度で昇温し、表に示す条件で焼結し、さらに冷却
して５種類のジルコニア焼結体を得た。 次に、上記各焼結体について、正方晶ジルコニ
アの量と立方晶ジルコニアの量とを求めた。ま
た、曲げ強度と破壊靭性を測定した。曲げ強度の
測定は、JIS R1601によつた。また、破壊靭性の
測定はMI法（微小圧子圧入法）によつた。この
方法は、焼結体の表面に荷重20Kgでビツカース圧
痕を入れ、そのとき発生する亀裂の長さを測定
し、新原の式から計算により求めるものである。
測定結果を表に示す。 次に、上記５種類のジルコニア焼結体を使用し
て医用器具を作り、刃先の欠けと、耐消毒性と、
切れ味および耐付着性と、耐久性とを調べた。刃
先の欠けは、焼結体を幅20mm、長さ70mm、厚さ
0.25mmに切り出し、研磨して仕上げた後、＃600
から＃3000までのダイヤモンド砥石で20゜の刃先
角をもつ刃を付けて外科手術用のミクロトームを
作り、刃先を光学顕微鏡で観察し、欠けの長さの
最大値の平均値Ｌと、深さの最大値の平均値Ｄと
を測定することによつて求めた。ｎ数は５とし
た。また、耐消毒性は、焼結体を使用して幅20
mm、長さ20mm、厚さ３mm、刃先角60゜の刃を作
り、これを蒸気減菌器に入れて温度120℃、圧力
1.2気圧の下に保持し、刃に刃先とほぼ平行に延
びる亀裂ができるまでの時間で評価した。さら
に、切れ味と耐付着性は、上述したミクロトーム
でうさぎの組織を切断し、10回切断後における刃
先の欠けの大きさと、刃先と刃面への血液たんぱ
くの付着状態からよい順に〇、△、×印でランク
付けすることによつて評価した。さらにまた、耐
久性は上記焼結体で刃長15mm、厚み0.3mm、刃先
角15゜の微細手術用メスを作り、これでいかの神
経を切断し、神経が切れなくなるまでの切断回数
で評価した。測定結果を表に示す。

【表】 表から、正方晶ジルコニアの量が50モル％以上
であり、しかも立方晶ジルコニアが10モル％以下
であるジルコニア焼結体を使用したもの、すなわ
ちNo.３および４のものは、これらの条件を欠いて
いるNo.１、２および５のものに比べて、曲げ強
度、破壊靭性、欠け、耐消毒性、切れ味および耐
付着性、耐久性のいずれにおいても大変優れ、有
用な医用器具であることがわかる。 発明の効果 この発明の医用器具は、正方晶ジルコニアを少
なくとも50モル％含み、かつ立方晶ジルコニアが
10モル％以下であるジルコニア焼結体からなるも
のである。しかして、正方晶ジルコニアは応力誘
起変態機構による応力緩和効果をもつているの
で、この発明の医用器具は機械的強度や靭性が大
変高く、落ちたり器具同士が激しく衝突しても損
壊の心配がほとんどないばかりか、刃先を鋭角に
加工しても金属のようにかえりを発生しないので
よく切れ、しかもその切れ味の低下が大変少な
い。また、高温に十分耐え、しかも金属のように
焼戻し作用がないので、高温で長時間消毒しても
弾力や切れ味の低下がほとんどない。たとえば、
500℃で長時間消毒しても何ら支障がなく、疫学
的にも安心して再使用できる。さらに、ジルコニ
ア焼結体は本質的に酸化物であるから、熱湯や蒸
気などで消毒したり、血液や薬品が付着しても錆
びることがない。さらにまた、上述したジルコニ
ア焼結体は表面粗さを大変小さくすることができ
るので、切断時の接触抵抗を低くすることがで
き、よく切れるばかりか、血液や薬品などが付着
しにくく、たとえ付着しても水洗によつて容易に
取り除くことができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 正方晶系の結晶構造をもつジルコニアを少な
   くとも50モル％含み、かつ立方晶系の結晶構造を
   もつジルコニアが10モル％以下であるジルコニア
   焼結体からなる医用器具。