JP2002249373A - Spherical apatite ceramics and method for producing the same - Google Patents
Spherical apatite ceramics and method for producing the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 球状アパタイトセラミックス及びその製造方
法を提供する。
【解決手段】 任意の形状のアパタイト圧粉体を、焼結
して得たアパタイトセラミックスを、空気圧で円形チャ
ンバー内壁に沿って移動、磨耗させて球状に成形し、球
状アパタイトセラミックスを製造する方法、及び任意の
形状のアパタイト圧粉体を、空気圧で円形チャンバー内
壁に沿って移動、磨耗させて球状に成形した後、焼成
し、球状アパタイトセラミックスを製造する方法、及び
その製品。
【効果】 所望の直径、強度、表面性状を持つ球状水酸
アパタイトを簡単に効率良く製造することができ、得ら
れた球状アパタイトセラミックスは、人工歯根や人工関
節ステム等のチタン及びチタン合金製のインプラント表
面や、人工心臓やペースメーカー等の生体内留置機器表
面の生体活性改善のほか、骨欠損部への充填剤、薬剤担
体、カラム充填材等の分野で好適に利用し得る。
[PROBLEMS] To provide a spherical apatite ceramic and a method for producing the same. SOLUTION: A method of manufacturing apatite ceramics obtained by sintering an apatite green compact of an arbitrary shape, moving the apatite ceramics along the inner wall of a circular chamber by air pressure, forming the spherical shape by abrasion, and And a method for producing spherical apatite ceramics by moving and abrading an apatite green compact having an arbitrary shape along the inner wall of a circular chamber by air pressure to form a spherical shape, followed by firing to form a spherical apatite ceramic. [Effect] A spherical hydroxyapatite having a desired diameter, strength, and surface properties can be easily and efficiently produced, and the obtained spherical apatite ceramic is made of titanium or titanium alloy such as an artificial root or an artificial joint stem. It can be suitably used in the fields of improving the bioactivity of the surface of an implant, the surface of an indwelling device such as an artificial heart and a pacemaker, and a filler for a bone defect, a drug carrier, and a column filler.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、球状アパタイトセ
ラミックス及びその製造方法に関するものであり、更に
詳しくは、任意の方法で調製したアパタイトセラミック
ス又はアパタイト圧粉体を任意の砥粒を内壁にコーティ
ングした円形チャンバー装置を用いて簡単に効率良く球
状に成形する方法及びその球状アパタイトセラミックス
に関するものである。本発明の球状アパタイトセラミッ
クスは、人工歯根や人工関節ステム等のチタン及びチタ
ン合金製のインプラント表面や、人工心臓やペースメー
カー等の生体内留置機器表面の生体活性改善のほか、骨
欠損部への充填剤、薬剤担体等の各種の医療用材料、濾
過材、カラム充填材等の分野で好適に利用し得るものと
して有用である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spherical apatite ceramics and a method for producing the same, and more particularly, to a method in which apatite ceramics or apatite green compact prepared by an arbitrary method is coated on an inner wall with arbitrary abrasive grains. The present invention relates to a method for easily and efficiently forming a sphere by using a circular chamber device and a spherical apatite ceramic. The spherical apatite ceramics of the present invention can be used to improve the bioactivity of titanium and titanium alloy implant surfaces, such as artificial roots and artificial joint stems, and the in vivo indwelling devices, such as artificial hearts and pacemakers, as well as filling bone defects. It is useful as a material that can be suitably used in the fields of various medical materials such as agents and drug carriers, filtration materials, column packing materials and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、球状アパタイトセラミックス
を製造する方法としては、スプレードライ法(例えば、
特開平8−020802)、ゲルカプセル法(例えば、
特開平5−177156)及び転動造粒法(例えば、特
開2000−140603)等が知られている。これら
のうち、スプレードライ法は、スラリーを高温で乾燥し
ている気流中に噴霧、乾燥し、数十ミクロン程度の球状
の顆粒に成形する方法である。また、ゲルカプセル法
は、多価金属イオンによってゲル化するアルギン酸ナト
リウム水溶液等に原料粉体を分散させたものを、多価金
属イオンが溶解している凝固液中に滴下し、液滴表面を
ゲル化することにより、球状に成形する方法である。更
に、転動造粒法は、原料粉体とバインダーを入れた傾斜
円筒を回転させ、球状粒を成形する方法である。ところ
が、前記スプレードライ法では、良好な強度を持つ球状
セラミックスを得ることができるが、粒径100μm以
上の球体を製造することが困難であるという問題があ
る。また、ゲルカプセル法及び転動造粒法では、比較的
大きな球体を製造することは可能であるが、得られる球
状セラミックスを緻密化することが困難であり、強度の
良好な球状セラミックスを得ることが難しいという問題
がある。更に、ゲルカプセル法では、凝固液中の陽イオ
ンがアパタイト中の元素と置換しやすく、単一組成の球
状アパタイトセラミックスを得ることが困難であるとい
う問題がある。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for producing spherical apatite ceramics, a spray drying method (for example,
JP-A-8-020802), a gel capsule method (for example,
JP-A-5-177156) and the rolling granulation method (for example, JP-A-2000-140603) are known. Among them, the spray drying method is a method in which a slurry is sprayed and dried in an air stream dried at a high temperature to form spherical granules of about several tens of microns. In the gel capsule method, a raw material powder dispersed in an aqueous sodium alginate solution or the like that gels with polyvalent metal ions is dropped into a coagulating liquid in which the polyvalent metal ions are dissolved, and the surface of the droplet is dropped. This is a method of forming into a sphere by gelation. Further, the rolling granulation method is a method in which an inclined cylinder containing a raw material powder and a binder is rotated to form spherical particles. However, the spray drying method can provide a spherical ceramic having good strength, but has a problem that it is difficult to produce a sphere having a particle size of 100 μm or more. In addition, in the gel capsule method and the tumbling granulation method, it is possible to produce a relatively large sphere, but it is difficult to densify the obtained spherical ceramic, and to obtain a spherical ceramic having good strength. There is a problem that is difficult. Further, the gel capsule method has a problem that cations in the coagulation liquid are easily replaced by elements in apatite, and it is difficult to obtain a spherical apatite ceramic having a single composition.
【0003】近年、人工歯根や人工関節ステム等のチタ
ン及びチタン合金製のインプラントの骨への固定を改善
する目的で、インプラント表面に骨と直接結合するアパ
タイトセラミックスを固定する手法について歯科分野で
検討が進められている。アパタイトセラミックスは、サ
ンドブラストやチタン合金の超塑性現象、プラズマ溶射
を利用してインプラント表面に固定される。アパタイト
セラミックスをサンドブラストやチタン合金の超塑性現
象を利用して固定する場合、アパタイトセラミックスに
はチタン及びチタン合金の変形抵抗以上の強度が要求さ
れ、形状は球状が望ましい。また、チタン合金の超塑性
現象を利用した固定を高度に制御して行うためには、ハ
ンドリングの容易な数百ミクロンの球状セラミックスが
適している。更に、骨欠損部への充填材として用いる場
合、粒径数百ミクロンの球状アパタイトセラミックス
は、空隙に十分な血餅を確保することができ、速やかな
創傷治癒が期待出来る。プラズマ溶射用において、所望
の組成のアパタイト溶射膜を得るためには、80μm以
上の大きさを有する比較的高強度なアパタイト顆粒を原
料とするのが適当とされる。また、分離、精製用アパタ
イトセラミックスでは、粒径30μm以上の顆粒が好適
とされるが、より高い流速での使用を可能にするため
に、顆粒の高強度化が望まれている。このように、従
来、当技術分野においては、所望の粒径を持つアパタイ
ト顆粒の高密度化及び高強度化を可能にする方法の開発
が強く求められていた。[0003] In recent years, in order to improve the fixation of titanium and titanium alloy implants such as artificial dental roots and artificial joint stems to bones, a technique for fixing apatite ceramics directly bonded to bones on the implant surface has been studied in the dental field. Is being promoted. Apatite ceramics are fixed to the implant surface using sandblasting, superplasticity of titanium alloy, and plasma spraying. When apatite ceramics are fixed by using sandblasting or superplasticity of a titanium alloy, the apatite ceramics are required to have a strength higher than the deformation resistance of titanium and a titanium alloy, and a spherical shape is desirable. In order to perform highly controlled fixing of the titanium alloy using the superplastic phenomenon, spherical ceramics of several hundred microns which are easy to handle are suitable. Further, when used as a filler for a bone defect, spherical apatite ceramics having a particle size of several hundred microns can secure a sufficient blood clot in the voids and can be expected to rapidly heal wounds. In plasma spraying, it is appropriate to use relatively high-strength apatite granules having a size of 80 μm or more to obtain a sprayed apatite film having a desired composition. In addition, granules having a particle size of 30 μm or more are suitable for apatite ceramics for separation and purification. However, in order to enable use at a higher flow rate, it is desired to increase the strength of the granules. Thus, heretofore, in the art, there has been a strong demand for the development of a method capable of increasing the density and strength of apatite granules having a desired particle size.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した背
景を鑑みて、所望の強度、密度、粒径を持つ、球状アパ
タイトセラミックスを提供すること目的としてなされた
ものである。即ち、本発明は、任意の粒径、圧縮強度、
密度、表面性状を持つ球状アパタイトセラミックスを簡
便な操作で効率よく製造することを可能とする新しい球
状アパタイトセラミックスの製造方法を提供することを
目的とするものである。また、本発明は、上記方法によ
り作製された、上記特性を持つ球状アパタイトセラミッ
クスを提供することを目的とするものである。また、本
発明は、上記方法において、圧粉及び焼結の条件を任意
に設定することで、得られる球状アパタイトセラミック
スの密度及び強度を制御する方法、及び上記球状に成形
する成形条件及び時間を任意に設定することで、得られ
る球状アパタイトセラミックスの表面性状及び粒径を制
御する方法、を提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a spherical apatite ceramic having desired strength, density and particle size in view of the above-mentioned background. That is, the present invention, any particle size, compressive strength,
An object of the present invention is to provide a new method for producing spherical apatite ceramics, which enables efficient production of spherical apatite ceramics having a density and surface properties by simple operations. Another object of the present invention is to provide a spherical apatite ceramic having the above characteristics, which is produced by the above method. Further, the present invention provides a method for controlling the density and strength of the obtained spherical apatite ceramics by arbitrarily setting the conditions of the compacting and sintering in the above method, and the molding conditions and time for forming the spherical shape. It is intended to provide a method of controlling the surface properties and the particle size of the obtained spherical apatite ceramics by arbitrarily setting.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 (1)原料のアパタイトを任意の形状に圧粉成形した圧
粉体を、そのまま又は適宜の大きさに砕いて、任意の砥
粒を内壁にコーティングした円形チャンバーの内壁に沿
って空気圧で移動、磨耗させて、球状に成形した後、焼
結することを特徴とする球状アパタイトセラミックスの
製造方法。 (2)原料のアパタイトを任意の形状に圧粉成形した圧
粉体を、焼結した後、そのまま又は適宜の大きさに砕い
て、任意の砥粒を内壁にコーティングした円形チャンバ
ーの内壁に沿って空気圧で移動、磨耗させて、球状に成
形することを特徴とする球状アパタイトセラミックスの
製造方法。 (3)原料のアパタイトが、水酸アパタイト、炭酸アパ
タイト、フッ素アパタイト、塩素アパタイトから選択さ
れた1種、あるいはその混合物である前記(1)、又は
(2)に記載の球状アパタイトセラミックスの製造方
法。 (4)前記(1)から(3)のいずれかに記載の方法で
圧粉及び焼結して得られる、球状で圧縮強度に優れる球
状アパタイトセラミックス。The present invention for solving the above-mentioned problems comprises the following technical means. (1) A powder compact obtained by compacting the raw material apatite into an arbitrary shape is crushed as it is or to an appropriate size, and is moved by air pressure along the inner wall of a circular chamber in which arbitrary abrasive grains are coated on the inner wall. A method for producing spherical apatite ceramics, which comprises abrading, forming into a spherical shape, and then sintering. (2) After sintering the green compact obtained by compacting the raw material apatite into an arbitrary shape, it is crushed as it is or to an appropriate size, and along the inner wall of a circular chamber in which an arbitrary abrasive is coated on the inner wall. A method for producing spherical apatite ceramics, wherein the spherical apatite ceramic is formed by moving and abrading by air pressure to form a spherical shape. (3) The method for producing spherical apatite ceramics according to (1) or (2), wherein the raw material apatite is one selected from hydroxyapatite, carbonate apatite, fluorapatite, and chlorapatite, or a mixture thereof. . (4) A spherical apatite ceramic which is obtained by compacting and sintering by the method according to any one of the above (1) to (3) and which is excellent in spherical and compressive strength.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳しく説明す
る。上記の目的を達成するために、本発明においては、
アパタイトを所望の特性が得られる方法で圧粉成形した
後に、焼結して緻密化したものを、任意の砥粒を内壁に
コーティングした円形チャンバー内壁に沿って空気圧で
移動させて、球状に成形することを特徴としている。ま
た、本発明においては、アパタイトを所望の特性が得ら
れる方法で圧粉成形後、任意の砥粒を内壁にコーティン
グした円形チャンバー内壁に沿って空気圧で移動させて
球状に成形したものを、焼結して緻密化して球状粒を得
ることを特徴としている。従って、アパタイトセラミッ
クス及び圧粉体は、円形チャンバーの内壁に沿って、空
気圧により移動させられて、摩滅し、球形に成形され
る。この場合、球状アパタイトセラミックスの粒径は、
成形時間の増減で制御することができる。また、得られ
る球状アパタイトセラミックスの密度及び強度は、球状
に成形する前に行う圧粉及び焼結によって制御すること
ができる。即ち、本発明においては、成形対象物を球状
に加工する前に、一軸加工、冷間静水圧プレス(CI
P)及び熱間静水圧プレス(HIP)等により任意のレ
ベルに高密度化及び高強度化して、得られる球状アパタ
イトセラミックスの密度及び強度を容易にかつ任意にコ
ントロールすることが可能である。また、得られる球状
アパタイトセラミックスの表面特性は、円形チャンバー
の内壁の表面粗さによって制御することができる。本発
明に使用するアパタイトは、一般式Ca10(PO4 )6
X2 (式中のXは水酸基やハロゲン等)で表され、その
中でも、水酸アパタイト、炭酸アパタイト、フッ素アパ
タイト、塩素アパタイトから選択される1種、あるいは
その混合物が生体適合性、吸着特性の点で好適である。
アパタイトは、天然鉱物であっても、各種湿式法、乾式
法で合成されたものであってもかまわないが、BET値
が1〜300m2 /g程度の粉体であることが望まし
い。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail. In order to achieve the above object, in the present invention,
After apatite is compacted by a method that can obtain the desired characteristics, it is sintered and densified, and is pneumatically moved along the inner wall of a circular chamber coated with arbitrary abrasive grains on the inner wall to form a sphere. It is characterized by doing. Further, in the present invention, after apatite is compacted by a method capable of obtaining desired properties, apatite is formed into a spherical shape by moving it by air pressure along the inner wall of a circular chamber coated with arbitrary abrasive grains. It is characterized by sintering and densification to obtain spherical particles. Therefore, the apatite ceramics and the green compact are pneumatically moved along the inner wall of the circular chamber, and are abraded and formed into a spherical shape. In this case, the particle size of the spherical apatite ceramics is
It can be controlled by increasing or decreasing the molding time. Further, the density and strength of the obtained spherical apatite ceramics can be controlled by compacting and sintering performed before forming into a spherical shape. In other words, in the present invention, before the object to be formed is processed into a spherical shape, a uniaxial working, a cold isostatic pressing (CI)
It is possible to easily and arbitrarily control the density and strength of the obtained spherical apatite ceramics by increasing the density and strength to an arbitrary level by P) and hot isostatic pressing (HIP) or the like. The surface characteristics of the obtained spherical apatite ceramics can be controlled by the surface roughness of the inner wall of the circular chamber. Apatite used in the present invention have the general formula Ca10 (PO 4) 6
X 2 (X in the formula is a hydroxyl group, halogen, or the like), and among them, one selected from hydroxyapatite, carbonate apatite, fluorapatite, and chlorapatite, or a mixture thereof has biocompatibility and adsorption characteristics. It is suitable in this respect.
The apatite may be a natural mineral or may be synthesized by various wet or dry methods, but is preferably a powder having a BET value of about 1 to 300 m 2 / g.
【0007】アパタイトの圧粉成形は、球状アパタイト
の用途に応じて、例えば、1〜3000kg/cm2 程
度で一軸加圧成形してもよいし、1000〜10000
kg/cm2 程度で冷間静水圧プレス(CIP)しても
よい。また、熱間静水圧プレス(HIP)により成形す
ることも適宜可能である。また、バインダーを適宜選択
し、得られる球状アパタイトセラミックスの気孔率を制
御することができる。例えば、チタン表面への圧入に用
いる場合には、緻密化を図るためにバインダーを用いず
CIPで成形し、また、薬剤担体もしくは濾過材等の比
較的大きな表面積が求められる場合には、バインダーを
用いて作製された多孔体を用いる、というように適宜選
択することができる。The compacting of apatite may be carried out, for example, by uniaxial pressing at about 1 to 3000 kg / cm 2 or 1000 to 10000, depending on the use of the spherical apatite.
Cold isostatic pressing (CIP) at about kg / cm 2 may be used. It is also possible to appropriately mold by hot isostatic pressing (HIP). Further, the porosity of the obtained spherical apatite ceramics can be controlled by appropriately selecting the binder. For example, when used for press-fitting to the titanium surface, it is molded by CIP without using a binder to achieve densification, and when a relatively large surface area such as a drug carrier or a filter material is required, the binder is used. It can be appropriately selected such as using a porous body manufactured by using such a method.
【0008】アパタイト圧粉体もしくはセラミックスを
球状に成形する際に円形チャンバー内にかける内圧は1
kg/cm2 以上20kg/cm2 以下であることが望
ましい。また、アパタイト圧粉体もしくはセラミックス
は、必要により、任意の大きさに砕いて、また、適宜の
大きさに揃えて、成形することができる。円形チャンバ
ー内の加圧はコンプレッサーを使用するのが簡便である
が、適宜のものを使用することができる。また、円形チ
ャンバー内壁にコーティングする砥粒は、耐久性、生体
的合成等に関してダイヤモンド砥粒が望ましいが、それ
に限らず、適宜の種類の砥粒を使用することができる。
また、砥粒は、所望の表面粗さ及び加工時間、圧粉体の
耐久性等から適宜の番手を選択すればよい。圧粉体の焼
結は900〜1200℃で行うことが好ましい。When the apatite green compact or ceramics is formed into a spherical shape, the internal pressure applied in the circular chamber is 1
Desirably, the weight is not less than kg / cm 2 and not more than 20 kg / cm 2 . Further, the apatite green compact or the ceramic can be crushed to an arbitrary size and formed into an appropriate size, if necessary. It is convenient to use a compressor to pressurize the inside of the circular chamber, but an appropriate one can be used. Further, as abrasive grains coated on the inner wall of the circular chamber, diamond abrasive grains are desirable in terms of durability, biological synthesis, and the like, but not limited thereto, and appropriate types of abrasive grains can be used.
The number of the abrasive grains may be appropriately selected from the desired surface roughness, processing time, durability of the green compact, and the like. The sintering of the green compact is preferably performed at 900 to 1200 ° C.
【0009】本発明により得られる球状アパタイトセラ
ミックスは、適宜、加工条件を選択することにより、5
0〜1000μmの直径を持ち得る。また、圧粉体の調
製方法により、50〜500MPaの圧縮強度を持ち得
る。例えば、一軸加圧により成形し、1000℃で1時
間焼成した1mm程度の大きさのアパタイトセラミック
スを、600番のダイヤモンド砥粒を電着した円形チャ
ンバー内で、内圧1kg/cm2 で30分間加工するこ
とにより、直径500μm、圧縮強度500MPaの球
状アパタイトセラミックスを得ることができる。本発明
においては、成形対象物を球状に加工する前に、一軸加
圧、冷間静水圧プレス(CIP)、熱間静水圧プレス
(HIP)等の手段で圧粉成形するので、得られる球状
アパタイトセラミックスの密度及び強度を任意に制御し
て高密度化及び高強度化することが可能であり、それに
より、所望の粒径、密度及び強度を有する球状アパタイ
トセラミックス顆粒を比較的簡単な操作で容易に作製す
ることができる。The spherical apatite ceramics obtained by the present invention can be obtained by appropriately selecting the processing conditions.
It can have a diameter of 0-1000 μm. Further, depending on the method of preparing the green compact, the powder may have a compressive strength of 50 to 500 MPa. For example, apatite ceramics having a size of about 1 mm formed by uniaxial pressing and baked at 1000 ° C. for 1 hour are processed at an internal pressure of 1 kg / cm 2 for 30 minutes in a circular chamber electrodeposited with # 600 diamond abrasive grains. By doing so, spherical apatite ceramics having a diameter of 500 μm and a compressive strength of 500 MPa can be obtained. In the present invention, before the object to be formed is processed into a spherical shape, it is compacted by means of uniaxial pressing, cold isostatic pressing (CIP), hot isostatic pressing (HIP), or the like. It is possible to arbitrarily control the density and strength of the apatite ceramics to increase the density and the strength, thereby making it possible to produce spherical apatite ceramic granules having a desired particle size, density and strength by a relatively simple operation. It can be easily manufactured.
【0010】[0010]
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定され
るものではない。 実施例1 0.3mol/lの水酸化カルシウム懸濁液に、0.5
mol/lのリン酸水溶液を滴下することにより湿式合
成した水酸アパタイト粉体を、φ16×6mmの円柱形
に一軸加圧成形した後、1200℃で1時間焼結した。
この焼結体は、総体密度90%、圧縮強度400MPa
であった。この焼結体を粗く砕いて、600〜850μ
mの大きさに揃えた。即ち、850μmメッシュの篩に
かけて、850μm以上の粒を除去した後、600μm
メッシュの篩にかけて600μm以下の粒を除去した。
600〜850μmの焼結体粒を、800番のダイヤモ
ンド砥粒を内壁にコーティングした円形チャンバー内を
1kg/cm2 の空気圧で回転させて、球状に成形し
た。本実施例で用いた円形チャンバーを図1に示す。こ
のような成形方法により、総体密度90%、圧縮強度4
00MPaの球状水酸アパタイトセラミックスが作製さ
れた。本発明の方法で作製した球状アパタイトセラミッ
クスは、900℃において純チタン表面に破損すること
無く圧入することができた。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Example 1 0.5 mol / l calcium hydroxide suspension was added to 0.5 mol / l
Hydroxyapatite powder wet-synthesized by dropwise addition of a phosphoric acid aqueous solution of mol / l was uniaxially pressed into a cylindrical shape of φ16 × 6 mm, and then sintered at 1200 ° C. for 1 hour.
This sintered body has a total body density of 90% and a compressive strength of 400 MPa.
Met. This sintered body is roughly crushed, and
m. That is, after passing through a 850 μm mesh sieve to remove particles of 850 μm or more, 600 μm
The particles having a size of 600 μm or less were removed through a mesh sieve.
Sintered particles of 600 to 850 μm were formed into a spherical shape by rotating at a pressure of 1 kg / cm 2 in a circular chamber having # 800 diamond abrasive grains coated on the inner wall. FIG. 1 shows the circular chamber used in this embodiment. By such a molding method, the total density is 90% and the compressive strength is 4%.
A 00 MPa spherical hydroxyapatite ceramic was produced. The spherical apatite ceramics produced by the method of the present invention was able to be press-fitted at 900 ° C. without damaging the surface of pure titanium.
【0011】実施例2 実施例1と同様にして得た水酸アパタイト粉体を、水酸
アパタイト粉体と同重量の3wt%のポリビニルアルコ
ールと1wt%のポリエチレングリコールの混合溶液
(バインダー溶液)と混合し、乾燥、粉砕後、10MP
aで冷間静水圧プレス(CIP)成形し、水酸アパタイ
ト圧粉体を得た。この圧粉体を所望のビーズ粒径を上回
る大きさの不定型に砕いて、内壁を表面粗さ0.8に仕
上げた円形チャンバー内で1kg/cm2 の空気圧で回
転させて、球状に成形した(図1)。このような成形方
法により、球状水酸アパタイト圧粉体が作製された。こ
の球状圧粉体を1200℃で1時間焼結して、球状水酸
アパタイトセラミックスを得た。本発明の方法で作製し
た球状アパタイトセラミックスは、900℃において純
チタン表面に破損すること無く圧入することができた。Example 2 A hydroxyapatite powder obtained in the same manner as in Example 1 was mixed with a mixed solution (binder solution) of 3 wt% of polyvinyl alcohol and 1 wt% of polyethylene glycol of the same weight as the hydroxyapatite powder. After mixing, drying and grinding, 10MP
a) Cold isostatic pressing (CIP) was performed to obtain a hydroxyapatite green compact. This green compact is crushed into an irregular shape having a size larger than the desired bead particle size, and the inner wall is rotated at an air pressure of 1 kg / cm 2 in a circular chamber having a surface roughness of 0.8 to form a spherical shape. (Fig. 1). By such a molding method, a spherical hydroxyapatite green compact was produced. This spherical green compact was sintered at 1200 ° C. for 1 hour to obtain a spherical hydroxyapatite ceramic. The spherical apatite ceramics produced by the method of the present invention was able to be press-fitted at 900 ° C. without damaging the surface of pure titanium.
【0012】比較例 実施例1と同様にして得た水酸アパタイト粉体10g
を、1wt%のアルギン酸ナトリウム900gと混合
し、1wt%の塩化カルシウム(凝固液)中に、ノズル
振動周波数100Hzで滴下し、球状アパタイトゲルカ
プセルを得た。このゲルカプセルを乾燥した後、120
0℃で1時間焼結して、直径300〜400μmの球状
水酸アパタイトセラミックスを得た。この成形方法によ
り得られた球状アパタイトセラミックスは、多孔体であ
り、破壊荷重が0.75kgfであり、900℃におい
て純チタン表面に圧入することができなかった。Comparative Example 10 g of hydroxyapatite powder obtained in the same manner as in Example 1.
Was mixed with 1 g of sodium alginate (900 g) and dropped into 1 wt% of calcium chloride (coagulating liquid) at a nozzle vibration frequency of 100 Hz to obtain spherical apatite gel capsules. After drying this gel capsule, 120
Sintering was performed at 0 ° C. for 1 hour to obtain a spherical hydroxyapatite ceramic having a diameter of 300 to 400 μm. The spherical apatite ceramics obtained by this molding method was a porous body, had a breaking load of 0.75 kgf, and could not be pressed into the surface of pure titanium at 900 ° C.
【0013】[0013]
【発明の効果】本発明によれば、次のような効果が奏さ
れる。 (1)本発明においては、成形対象物を球状に加工する
前に、一軸加圧、冷間静水圧プレス(CIP)及び熱間
静水圧プレス(HIP)等により高密度化及び高強度化
できるため、他の球状セラミックスの作製方法に比べ
て、得られる球状セラミックスの高密度化及び高強度化
が容易である。 (2)更に、目的や必要に応じて、円形チャンバー内壁
の表面粗さ仕上げもしくはコーティングするダイアモン
ド砥粒の番手を変更することにより、簡単に所望の表面
性状を得ることができる。 (3)また、球状アパタイトセラミックスの粒径は、成
形時間の増減で制御することができる。 (4)本発明の球状アパタイトセラミックスは、人工歯
根や人工関節ステム等のチタン及びチタン合金製のイン
プラント表面や、人工心臓やペースメーカー等の生体内
留置機器表面の生体活性改善のほか、骨欠損部への充填
剤、薬剤担体等の各種の医療用材料、カラム充填材等の
分野で好適に利用し得る。According to the present invention, the following effects can be obtained. (1) In the present invention, it is possible to increase the density and the strength by uniaxial pressing, cold isostatic pressing (CIP), hot isostatic pressing (HIP), etc., before processing the object into a spherical shape. Therefore, it is easier to increase the density and strength of the obtained spherical ceramic as compared with other methods for manufacturing a spherical ceramic. (2) Further, the desired surface properties can be easily obtained by finishing the surface roughness of the inner wall of the circular chamber or changing the number of diamond abrasive grains to be coated as required. (3) The particle size of the spherical apatite ceramics can be controlled by increasing or decreasing the molding time. (4) The spherical apatite ceramics of the present invention can be used to improve the bioactivity of the surface of an implant made of titanium or a titanium alloy such as an artificial tooth root or an artificial joint stem, the surface of an indwelling device such as an artificial heart or a pacemaker, or a bone defect. It can be suitably used in the field of various medical materials such as fillers for pharmaceuticals, drug carriers, and column fillers.
【図1】本発明において、任意の形状のセラミックスを
球状に成形するために用いた円形チャンバーを示す説明
図であ。FIG. 1 is an explanatory view showing a circular chamber used for forming ceramics of an arbitrary shape into a sphere in the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 亀山 哲也 愛知県名古屋市守山区小幡北山2761−1394 (72)発明者 長沼 勝義 愛知県名古屋市千種区北千種3−2−4 17−403 (72)発明者 田中 清明 愛知県日進市岩崎町芦廻間112−883 (72)発明者 土田 敬之 埼玉県春日部市粕壁東3−4−21−704 Fターム(参考) 4G030 AA08 AA41 BA20 BA35 CA07 GA19 GA22 GA32 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Tetsuya Kameyama 2761-1394 Obata Kitayama, Moriyama-ku, Nagoya-shi, Aichi Prefecture ) Inventor Kiyoaki Tanaka 112-883, Ashima-ma, Iwasaki-cho, Nisshin-shi, Aichi (72) Inventor Takayuki Tsuchida 3-4-21-704, Kasubekahigashi, Kasukabe-shi, Saitama F-term (reference) 4G030 AA08 AA41 BA20 BA35 CA07 GA19 GA22 GA32
Claims (4)
形した圧粉体を、そのまま又は適宜の大きさに砕いて、
任意の砥粒を内壁にコーティングした円形チャンバーの
内壁に沿って空気圧で移動、磨耗させて、球状に成形し
た後、焼結することを特徴とする球状アパタイトセラミ
ックスの製造方法。A powder compact obtained by compacting a raw material apatite into an arbitrary shape is crushed as it is or to an appropriate size.
A method for producing spherical apatite ceramics, wherein the spherical apatite ceramic is formed by moving and abrading by air pressure along the inner wall of a circular chamber in which arbitrary abrasive grains are coated on the inner wall, forming the spherical shape, and then sintering.
形した圧粉体を、焼結した後、そのまま又は適宜の大き
さに砕いて、任意の砥粒を内壁にコーティングした円形
チャンバーの内壁に沿って空気圧で移動、磨耗させて、
球状に成形することを特徴とする球状アパタイトセラミ
ックスの製造方法。2. An inner wall of a circular chamber in which a raw material apatite is formed into an arbitrary shape by sintering and then crushed as it is or crushed to an appropriate size to coat arbitrary abrasive grains on the inner wall. Move pneumatically along the
A method for producing spherical apatite ceramics, which is formed into a spherical shape.
炭酸アパタイト、フッ素アパタイト、塩素アパタイトか
ら選択された1種、あるいはその混合物である請求項
1、又は請求項2に記載の球状アパタイトセラミックス
の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the raw material apatite is hydroxyapatite,
The method for producing spherical apatite ceramics according to claim 1 or 2, wherein the method is one selected from carbonate apatite, fluoroapatite, and chlorapatite, or a mixture thereof.
で作製される球状アパタイトセラミックスであって、上
記圧粉体又はその焼結体を任意の砥粒を内壁にコーティ
ングした円形チャンバーの内壁に沿って空気圧で移動、
磨耗させて、球状に成形し、上記圧粉体の場合はこれを
焼結して得られる、球状で圧縮強度に優れる球状アパタ
イトセラミックス。4. A spherical apatite ceramic produced by the method according to any one of claims 1 to 3, wherein the green compact or a sintered body thereof is coated with arbitrary abrasive grains on an inner wall of a circular chamber. Moving pneumatically along the inner wall,
Spherical apatite ceramics having excellent compressive strength, obtained by abrasion, forming into a spherical shape, and sintering the above-mentioned green compact.
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2001
- 2001-02-22 JP JP2001045967A patent/JP3463106B2/en not_active Expired - Lifetime
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