JPS63153071A - 生体インプラント - Google Patents

生体インプラント

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JPS63153071A
JPS63153071A JP61299946A JP29994686A JPS63153071A JP S63153071 A JPS63153071 A JP S63153071A JP 61299946 A JP61299946 A JP 61299946A JP 29994686 A JP29994686 A JP 29994686A JP S63153071 A JPS63153071 A JP S63153071A
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JP
Japan
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calcium phosphate
weight
ceramic
sialon
sintered body
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JP61299946A
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和夫 近藤
西尾 信二
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Niterra Co Ltd
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NGK Spark Plug 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】 (産業上の利用分野) 本発明は人体、家畜等生体に於て用いられる生体インブ
ラントに関するものである。
(従来の技術) 人体、家畜等:;於て骨折その他の原因で骨に損傷を生
じた場合或は歯に損傷を生じた場合等に於て接続或いは
修理補綴することが行なわれている。
ここに用いられている生体インブラントはチタンやコバ
ルト・クロム・モリブデン合金などの金属の管、棒など
を芯材とし、その表面;:燐酸カルシウムを被覆したも
のが機械的強度も大で生体への悪影響が少ないものとし
て用いられてきた。
(発明・が解決すべき問題点) 前記従来の技術1:おいては、金属を芯材とするので十
分な機械的強度を有するが、接合される骨等との間に!
量的なアンバランスを生じ生体(二機能障害を起し易く
、長期間生体中に用いられていると接合部の骨を痛める
おそれがあった。
特に金属として不銹鋼を用い、その表面に燐酸カルシウ
ムを被覆したものは長年月の間には骨との接触による不
銹鋼の腐食と生体為害性を生じる場合があった。
(問題点を解決するための手段) 本発明は前記従来の技術の問題点を解決するために鋭意
検討の結果なされたもので、SiCウィスカー強化β−
サイアロン基セラミックを内層とし、その表面に燐酸カ
ルシウム被覆層を設けたものであり、金属に用いること
なく軽量でしかも、生体親和性に優れた生体インブラン
トを提供するものである。
本発明の構成をより詳細に述べれば、SiCライスカー
5〜40重量%、Zr0.5〜25重量%、残部β−サ
イアロン基セラミックを主成分とし、そのβ−サイアロ
ン基セラミックが、組成式Sis −zAlzOzNm
 −g (但しQ (Z≦1)で表わされるβ−サイア
ロンと、1〜20重量−のZr 、 Si 。
A1. O、Nと不可避不純物又はそれにY* Mg 
v(a及び希土類の1種以上を含むガラス相で主として
構成されている炭化珪素ウィスカー強化複合材料を基材
とし、その表面にアルミナ基セラミック層を介して燐酸
カルシウム被覆層を設けた生体インブラントである。
本発明に於けるβ−サイアロ/基材について説明すれば
、前述のガラス相が1重量%より少ない場合はβ−サイ
アロンの焼結が十分達成できないため所望の密度を得る
ことができず、又、20重量%より多い場合は、靭性や
強度の劣化を来たすため好ましくない。
又β−ティアロン焼結体は出発原料として用いるSi、
N4粉末の純度や配合組成の比率によって、Si、N、
O、Si、ON、 、 Zr0N 、 ZrO、ZrN
 、 Y、O,・Si、 N、 、 3Y、 O,−5
Al、 O,、IOY、 O,−9SiO,・Si、 
N4.4Y、O,−8iO,−3i3N4. YSiO
,N 、 Mg、Sin、 、 Mg5iN、 等0)
化合物を微量生成し、焼結体中に存在する場合があるが
、特に特性に悪影響を及ぼさない範囲で存在してもさし
つかえない。
又上記のようなガラス生成化合物の添加は特に常圧焼結
法やガス圧焼結法を採用する際に有効である。
なお前記したようにβ−サイアロ/組成のz値を0 (
Z≦1とする理由は、z〉1の場合に機械的強度や靭性
が低下し必要な機械的特性を満足することができなくな
る為である。一方SiCクィスカーはぢ〜40重量%添
加されるが、5重量%より少ない場合にはセラミック材
料に靭性の向上が見られず、逆(=40重量%を越える
場合はウィスカーの均一分散性の低下や、焼結性の低下
をもたらす為、上記範囲が好ましく、更に好ましくは1
0〜30重量%、碩1鴫」子−ま」1(−は七旨滲=−
4=歩1【噌4キ最も好ましくは15〜25重量%であ
る。
なお本発明で使用するSiCウィスカーとしては、平均
直径0.2〜11j!111平均長さ5〜50μ屑、ア
スペクト比5−5000のもので、A11 Ca、 *
 MgeNl、 Fe 、 Mn 、 Co 、 Cr
等のカブオン不純物や、S10.含有量が1.0重量−
以下のくびれや枝分れ、及び面欠陥等が少ないひげ状結
晶を用いることが高靭性な緻密体を得る上で好ましい。
又、ZrO意は2〜25重量−添加されるが、ZrQ。
はガラス相に微量固溶してガラス相とSiCウィスカー
の界面に於て両者の濡れ性を改善し、より強固な結合を
可能にすることによってSiCウィスカーの持つ本来の
特性を十分に発揮できるように作用し、靭性の向上を達
成する。従ってZrO,の添加量やサイアロンの焼結助
剤として添加するガラス生成用化合物の種類(例えばY
2O,やMgO等)や添加量によって焼結体中に最終的
(=存在するZrO,の結晶形は異なり、単斜晶、正方
晶、立方晶又はそれらの共存体として焼結体中に存在す
ることが出来る。しかし、zro、  量が5重量%以
下ではその効果が十分でない為、SiCウィスカー(二
よる靭性の改善効果が十分に見られず、又25重量−以
上では強度も劣化する為好ましくない。
アルミナセラミックはβ−サイアロン及び燐酸カルシウ
ムとの中間にあって熱膨張係数が両者の中間にあり両者
の熱膨張の違いによる内部応力を緩和するもので、結晶
層は安定なα−アルミナが好ましい。
燐酸カルシウム(二ついては特開昭55−56052号
U高強度リン酸カルシウム焼結体の製造方法」において
開示したca、/P原子比が1.4〜1.75のカルシ
ウムのリン酸塩を主体とする粉末に焼成後のリン酸カル
シウム成分に対し、0.5〜15重量%のCa/P原子
比0.2〜0.75 を有するカルシウム・リン酸系フ
リットを添加混合し、溶融する特に強度の強いもの、ま
たは上記燐酸カルシウムに0.5〜15重it%のアル
カリ金属、亜鉛および/またはアルカリ土類金属の酸化
物−燐酸系フリットを含有せしめ焼結したもの(特開昭
55−140756号「高強度リン酸カルシウム焼結体
」)または特開昭55−80771号「高強度燐酸カル
シウム焼結体」において開示したカルシウムの燐酸塩を
主体とする粉末およびカルシウム°リン酸系フリットを
焼結してなる焼結体において強化剤としてY、 O,を
3〜23チ含有することを特徴とするものが知られてい
る。
しかし本発明で定義する燐酸カルシウムはこれにこだわ
ることなく、一般に呼称されているリン酸カルシウムを
多量に含むガラスや結晶体から7バタイトセラミツクと
称するものまで包含するものとする。
(実施例) 以下図面により説明すると図は生体インブラントの一例
で1は本発明の歯科°インブラントで、その下部に歯根
部11を有する。歯根部11は中心にβ−サイアロン墓
セ2ミック5と、その上のアルミナ基セラミック層2と
燐酸カルシウム被覆層3とからなる。
燐酸カルシウムの被覆方法は試験例1又は2に於て述べ
るような方法で行ない、燐酸カルシウムを被覆した歯科
インブラントを作成することができる。
本発明のおける生体インブラントを製造する場ルシウム
の表面は16〜400μの気孔を有し骨との親和性が一
段と良好となる。これを顎骨に植設する場合は生体の歯
肉粘膜Aを切開剥離し、インブラント形状に適合したね
じ孔を顎骨Bに穿設した後、七のねじ孔中1=インブラ
ントの歯根部11を挿入することによって植設する。こ
のようJニジて植設されたインブラントの先端に歯冠T
を接着剤4によって接着する。このようにして植設した
インブラントは表面の燐酸カルシウムによって顎骨と著
しく親和性が高く、除々に燐酸カルシウムが骨(:よっ
て置きかえられる。また表面は凹凸を有するために骨と
セラミックは広面積で強固に接着され長期間の使用に耐
えるので好ましいが、緻密な表面を有していても目的は
達せられる。
本実施例ではセラミックの表面はねじ部であるが、本発
明はこれに拘ることなく、縦溝、横溝、コルゲーション
等でもよく、またセラミックの蒸着後、火炎溶射等でセ
ラミック粉末、ガラス粉末等の粒度や火炎温度を適宜調
節して表面を多孔質層としても骨とセラミック表面は緊
密に嵌着するものとなる。
本発明はこの実施例に限定されず、他の部分の骨の補綴
部材として、その形状も自由に設計したものを用い、優
れた強度と生体親和性を発揮することができる。
次に以下に記すよう(二本発明によるものと比較例との
テストピースを作り特性を評価した。
試験例1: α率90チで平均粒径0.6μmのSi、 N、粉末に
、平均粒径1μmのα−Al、 O,粉末とSiCウィ
スカー(ARCOケミカル社製SC−9)及び平均粒径
0.3戸 の単斜晶ZrO,を第1表に示すような割合
に配合し、エタノール中で4時間均一に分散混合した後
、乾燥し、造粒して素地粉末を得た。
次にこの素地粉末を、黒鉛型中で表中に示すよりな焼結
温度で各60分間200#/3”  の圧力でホットプ
レスし、緻密に焼結した焼結体(基体)を得た。
得られた焼結体(基体)は4X3X40mmの寸法に研
摩加工した後、JIS −R1601ζ:より抗折強度
、インデンテインヨンマイクロフラクテヤー法による破
壊靭性値を測定した。焼結体組成は化学分析やカーボン
定量を行うことにより、殆んど配合組成のままであるこ
とを確認した。又β−サイアロンの2値はX線回折によ
りβ−サイアロンの格子定数から求めた。
得られた結果は第1表に示すとおりである。
次に2.5WφX 25 MLの基体の基部15層にピ
ッチ1Hのねじを切り、化学蒸着により10μのα−A
m、 0.の被覆層2を設けた後、燐酸カルシウムの泥
漿中に浸漬し、乾燥し、大気中で700℃に焼成して表
面に燐酸カルシウムを被覆した歯科インブラントを製作
した。
燐酸カルシウムの泥漿は例えばqacos20 #とP
、0,14#とを混合し1600℃に2時間焼成して半
融状態とし燐酸カルシウムのガラスと結晶の混合物を生
成しくCa/Pの原子比は約1)、これをトロンメルに
て5μ以下の粒子が40%となる如く綻砕した後メチル
セルローズ1%を溶解した水に入れ攪拌して燐酸カルシ
ウムの泥漿としたものを房いた。
この場合のコート品特性も第1表(二示してあも前記第
1表によればSiGウィスカーとZrO,を本発明の範
囲内で含有させた0 (z≦1のβ−サイアロン基複合
焼結体は靭性に優れており、その外部:;燐酸カルシウ
ム被覆を設けたコート品の特性も生体親和性のみならず
抗折強度の優れたものであることが判った。
試験例2: 平均粒径2μ屑以下のY、 O,、MgO、CaO、D
y、O。
をZr 、 Si 、 AI 、 0 、 Nと不可避
不純物以外のガラス生成化合物として加える以外は試験
例1と同様にして第2表に示すような割合に配合した素
地粉末を得た後、1750℃、200帥/i の条件で
各60分間ホットプレスして緻密な焼結体(基体)を得
た。得られた焼結体(基体)は試験例1と同様にして機
械的特性を評価し、その結果を第2表に示した。
この結果からZr 、 Si 、 Am 、 O、Nと
不可避不純物及び添加したY 、 Mg、 Ca及び希
土類の1種以上で構成される主としてガラス相を1〜2
0!j1%含むβ−サイアロン基複合焼結体は優れた強
度と靭性を有した焼結体であることが判った。
次を;試験例1と同様にして歯科インブラントを製作し
そのコート特性を第2表に示した。このコート品の特性
は生体親和性も抗折強度の優れたものであることが判っ
た。
(発明の効果) 以上の如く本発明は従来の金属−燐酸カルシウム系の生
体インブラントに比べて軽量で、装着時生体親和性が良
く、異常感も殆んどなく、時日の経過とともに接続され
る骨と真::一体化するとともに、金属と同様な強度を
保持する等各種の利点を有するもの′Cある。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の実施例(歯科インブラント)を植設した場
合の縦断面図である。 A・・・歯肉粘膜、B・・・顎骨、T・・・歯冠、1・
・・歯科インブラント、2・・・セラミック被覆層、3
・・・燐酸カルシウム被覆層、4・・・接着剤、5・・
・β−サイアロン基セラミック、11・・・歯根部。 代理人 弁理士 竹 内   守 餠轡

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. SiCウイスカー5〜40重量%、ZrO_25〜25
    重量%、残部β−サイアロン基セラミツクを主成分とし
    、そのβ−サイアロン基セラミツクが組成式Si_6_
    −_zAl_zO_zN_8_−_z(但し0<z≦1
    )で表わされるβ−サイアロンと、1〜20重量%のZ
    r、Si、Al、O、Nと不可避不純物又はそれにY、
    Mg、Ca及び希土類の1種以上を含むガラス相で主と
    して構成されている炭化珪素ウイスカー強化複合材料の
    上にアルミナ基セラミツク層を介して燐酸カルシウム被
    覆層を設けてなることを特徴とする生体インプラント
JP61299946A 1986-12-18 1986-12-18 生体インプラント Expired - Lifetime JPH0622568B2 (ja)

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JP61299946A JPH0622568B2 (ja) 1986-12-18 1986-12-18 生体インプラント

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JPH0622568B2 JPH0622568B2 (ja) 1994-03-30

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5032552A (en) * 1988-07-04 1991-07-16 Tdk Corporation Biomedical material

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5032552A (en) * 1988-07-04 1991-07-16 Tdk Corporation Biomedical material

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JPH0622568B2 (ja) 1994-03-30

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