JPS6232964A - 生体セラミツク材料およびその製造方法 - Google Patents

生体セラミツク材料およびその製造方法

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JPS6232964A
JPS6232964A JP60169879A JP16987985A JPS6232964A JP S6232964 A JPS6232964 A JP S6232964A JP 60169879 A JP60169879 A JP 60169879A JP 16987985 A JP16987985 A JP 16987985A JP S6232964 A JPS6232964 A JP S6232964A
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JP
Japan
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ratio
sintered body
tcp
bending strength
present
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JP60169879A
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Inventor
印南 義之
山田 泰三
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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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】 A、産業上の利用分野 本発明は、骨、歯、血管の補修に使用し得る生体材料と
してのβ−りん酸三カルシウム[Ca3(PO4) 2
]  (以下β−TCPと略称する)焼結体とその製造
方法に関するものである。
B0発明の概要 本発明は、β−’I’CP焼結体およびその製造力 ′
法に関するものであって、該焼結体のCa/P比が1.
50〜1.58の範囲になる乙とを主な特徴とする曲げ
強度が大きいりん酸カルシウム系焼結体に関するもので
ある。
C0従来の技術 β−TCP焼結体は、水酸アパタイト [Ca、。(PO4)6(OH)、]  (以下HAp
と略称する)の化学組成に近似17、生体親和性に1愛
れている。
また、β−TCP焼結体は前記HApに比へ熱衝撃に強
く、曲げ強度や破壊靭性値が大きいなど利用価値の高い
バイオセラミック材料と17で知られている。
D0発明が解決17ようとする問題点 しかしながら、組成上純粋なβ−TCPを合成すること
は難17<、また僅かなCa/P比の違いで機械的強度
が大きく変わるので、製造することの非常に困難なセラ
ミックであった。
E0問題点を解決するための手段 本発明においては、上記の問題点を解決するために、純
粋なβ−TCP(Ca/P比1,50)の化学組成から
れ若干Ca/P比を変化させて合成17た焼結体を得、
これらの曲げ強度を測定してCa/P比と曲げ強度の相
関性を明らかにし、曲げ強度に対し、最も良い組成を決
定した。即ち、本発明では、β−TCP焼結体に関して
は、Ca/P比を1.50〜1.58としたこと、Ca
が含有する微量金属成分としてMe/(IJe+Ca)
 (但!、MetまLlg、Ba、Srのいずわか)1
/1000以−Lを含有すること、また前記T(A p
又はCa2P2O7を微量含有することによって所期の
目的とするβ−TCP焼結体を得るものである。
又、手記β−TCP焼結体の製造方法に関しては、 M
e/ (Me+Ca) (但1.MeはMg、 Ba、
 Srのいずれか)を171000以上含有するCa 
(OHI 2水溶液とH3P0.水溶液をCa/P比が
1.0〜1.65となるように混合、反応させ、瀘別、
乾燥後1050〜1150℃の温度で焼結(7てCa/
P比が1.50〜1. Fi8のβ−TCP焼結体を得
るものである。
本発明においてCa/P比を1.50〜1.58と17
なのは、この範囲の下限未満、上限を超えると曲げ強度
が低下ずろからであり、Caに添加する微量成分のMg
。
Ba、 SrのMe/ (IJe+Ca)比を1/10
00以上としたのはこれ未満では焼結効果が悪く焼結温
度を多角する必要があるからであり、HApの添加量を
4.0(重量)%以下、又これがCa2P2O7の場合
は5(重量)%以下と(ツなのは、これら限定量を超え
ろと強度が低下するからである。
F0作用 以上説明したように、本発明によって限定された組成に
なるβ−TCPは、従来のβ−TCPに比べ曲げ強度に
おいて高い値を示している。
G0発明の実施例 以下数例の実施例により本発明の構成、効果を更に具体
的に説明する。
(1)実施例1 合成時のCa/P比が1.20で、Ra (OH) 2
をHa/ (Ra+ca)比で0.01含有したCa 
(OH) を水溶液IO1に、反応を完全にさせるため
に攪拌17ながら余分のPを含む、即ちCa/P比が1
.20になるような所定のn3Po7水溶液を徐々に滴
下17、常温で反応させた。
このようにして得た内容物を熟成後瀘別し、乾燥型中で
80℃で3日間乾燥した。
しかる後炭化珪素をヒーターに用いた電気炉を粉末のX
線回折を調べたところ、第1図に示したようにI(A 
p [Ca、。(PO4) e (OII) gl 3
%がβ−TCP中に含まねている乙とを確認17な。
この粉末にバインダとしてPVA (ポリビニルアルコ
ール)3.0(重量)%を加え、皿かい機で混合した後
、篩を通し、金型を用いて圧力0.8ton/atで圧
縮整形17た後、電気炉を使用1ツて1100℃で焼結
17た。
この再度乙の焼成体についてX線回折で組成を調べたと
ころ、既述(7た第1図のX線回折ピークと略同様であ
った。
また、この焼成体のCaとPの濃度をプラズマ発光分析
(tcp)法により定量した結果Ca/P比は1.51
であった。
曲げ強度測定は、円板状の焼結体から精密低速切断機に
より4X2X25(mm)の試験片を作製110i接3
点曲げ試験(スパン15mm、クロスヘッドスピード0
.1mm / m1n)に供した(結果は後述)。
(11)実施例2 合成時Ca/P比が1.0で、Ba (OH) 2をH
a/ (Ba+Ca)比で0.01含有したCa (O
H) 2水溶液101に反応を完全にさせるために攪拌
しながら所定量の■、P04水溶液を滴下17、反応さ
せた。
以下、前記実施例1と同一操作、同一条件によりβ−T
CP焼結体を得、曲げ強度測定のための試験片を作製し
、3点曲げ試験に供した(結果は後述)。第2図にこの
焼結体のX線回折結果を示す。
乙の焼結体のCaとPの濃度をプラズマ発光分析(tc
p)法により定量した結果Ca/P比は1.45であっ
た。
(iii )実施例3 合成時のCa/P比1.6で、前記実施例1と同一操作
、同一条件でβ−TCP焼結体を得、曲げ強度試験測定
のための試験片を作製し、3点曲げ試験に供した(結果
は後述)。第3図にこの焼結体のX線回折結果を示す。
乙の焼結体のCaとPの濃度をプラズマ発光分析(IC
P)法に、Lり定量(7た結果Ca/P比は1.54で
あった。
以上3例の実施例と同様に、異なる組成の多くのP−C
a化合物を合成した結果から、合成時のCa/P比1.
0〜1.65に対し、焼結体のCa/P比は1.42〜
1.58となった。また、焼結体のCa/P比と曲げ強
度の関係は第4図(図中の温度は焼結温度)に示す通り
であった。又、第5図は焼結温度と曲げ強度の関係を示
す。
この第4図から明らかなように、焼結体の曲げ強度は、
焼結温度1100℃、Ca/P比1.54の場合に最も
高く、1600kg/carを示した。X線回折により
Ca/P比が1.5以下ではCa2P2O□が検出され
(第2図参照) 、1.5以上ではHApが検出され(
第1図、第3図参照)た。
一方、第4図、第5図に比較例として挙げたジャルコら
[M、 Jarch、J、Mater、Sci、11 
2027(1976)lの提案はCa/P比が1.65
付近、即ちHApのCa/P比1.67近くのデータを
示したものであって、本発明で限定する1、50付近即
ちβ−TCPのCa/P比1.50近くのデータはない
。
又、同15<第4図、第5図に比較例として挙げた赤尾
ら(東京医科歯科大学医用温材研究報告第15巻昭和5
6年)の提案はCa/P比1.50〜1.67まで行っ
ているけれども、Ca/P比1.50付近については、
詳細に調べておらず、かつCa/P比1.5以下でCa
2P2O□が現われ、大幅に強度が低下することは示さ
れていない。
本発明と赤尾らの提案との異なる点は、第5図により明
らかである。第5図は横軸に焼結温度、縦軸に曲げ強度
がとられ、それぞれのCa/P比について示1ノである
。即ち、赤尾らの提案ては、Ca1P比を変えた組成例
の総てが1150〜1300℃の高温域で焼結が行われ
ており、Ca/P比が1.51゜1.56では1250
℃という高温で焼結が行われている。ところが、本発明
では上記1250℃よりはるかに低い1100℃で焼結
が行われ、しかも曲げ強度はCa/P比1.54で平均
1600kg/c/を出している。
更に、赤尾らの提案では、β−TCP試料の合成ばCa
 (OR) 2とH3PO4のみで行われている。これ
に対し本発明では、多くの実験を重ねた結果Mg、 H
a。
Srを添加する乙とにより溶解度が下ること、焼結温度
が下がること、強度が上がることを艶出iノ、Me/ 
(Me+Ca)  (但しMeはMg、 Ba、 Sr
のいずれか)を171000以」−含有させることであ
る。そして、実験としてMg/ (Mg+Ca)比0.
01. Ha/ (Ba+Ca)比0.01゜Sr/ 
(Sr+Ca J比0.01を添加した組成で前記実験
例1と同一操作、同一条件で試験片を作製し、曲げ試験
を17た結果そわぞれ1650kg/c/。
1600kg/cTl、  ]−690kg/e/であ
り、1100℃の低音焼結で最大の曲げ強度を得ること
ができたのである。
H0発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、β−Tcpの組成
中に溶解度、焼結温度を下げ、かつ曲げ強度をLげると
との可能なMg、 Ba、 Srの添加とCa/T’比
を曲げ強度を得るために最適な1.50〜1.58の範
囲とし、かつ焼結湿度を1050〜1150℃と従来の
比較例より低下させることにより、曲げ強度が1600
kg/e/以上のβ−TCPを得ることができた。この
ものは生体セラミック材料として歯、骨、血管等の各種
の用途に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1により得たβ−TCP焼結体
のX線回折図、第2図は本発明の実施例2により得たβ
−TCP焼結体のX線回折図、第3図は本発明の実施例
3により得たβ−TCP焼結体のX線回折図、第4図は
本発明実施例と比較例とのβ−TCPのCa/P比と曲
げ強度の関係を示す線図、第5図は本発明実施例と比較
例とのβ−TCPの焼結温度と曲げ強度の関係を示す線
図である。 代理人 弁理士 佐 藤 正 年 第411

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Ca/Pが1.50〜1.58であり、Me/(
    Me+Ca)(但しMeはMg、Ba、Srのいずれか
    )を1/1000以上含有し、かつ、Ca_1_0(P
    O_4)_6(OH)_2またはCa_2P_2O_7
    を微量含有することを特徴とするβ−りん酸三カルシウ
    ム[Ca_3(PO_4)_2]焼結体。
  2. (2)上記Ca_1_0(PO_4)_6(OH)_2
    の含有量が4.0(重量)%以下であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のβ−りん酸三カルシウム [Ca_3(PO_4)_2]焼結体。
  3. (3)上記Ca_2P_2O_7の含有量が5.0(重
    量)%以下であることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載のβ−りん酸三カルシウム[Ca_3(PO_4
    )_2]焼結体。
  4. (4)Me/(Me+Ca)(但しMeはMg、Ba、
    Srのいずれか)が1/1000以下の金属元素を含む
    Ca(OH)_2水溶液と、H_3PO_4水溶液をC
    a/Pが1.0〜1.65となるように混合、反応させ
    、瀘別、乾燥した後1050〜1150℃の温度で焼結
    してCa/Pを1.50〜1.58とすることを特徴と
    するβ−りん酸三カルシウム[Ca_3(PO_4)_
    2]焼結体の製造方法。
JP60169879A 1985-08-02 1985-08-02 生体セラミツク材料およびその製造方法 Pending JPS6232964A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63111875A (ja) * 1986-10-30 1988-05-17 京セラ株式会社 リン酸カルシウム系生体補綴材とその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63111875A (ja) * 1986-10-30 1988-05-17 京セラ株式会社 リン酸カルシウム系生体補綴材とその製造方法

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