JPH01203284A - セラミックス製インプラント及びその製造方法 - Google Patents
セラミックス製インプラント及びその製造方法Info
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- JPH01203284A JPH01203284A JP63027029A JP2702988A JPH01203284A JP H01203284 A JPH01203284 A JP H01203284A JP 63027029 A JP63027029 A JP 63027029A JP 2702988 A JP2702988 A JP 2702988A JP H01203284 A JPH01203284 A JP H01203284A
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Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
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、ジルコニア焼結体の表面に、ヒドロキシアパ
タイト（以下、ＨＡＰと略す）とジルフェアの混合物か
らなる多孔質焼結体の被覆層を有するセラミックス製イ
ンプラント及びその製造方法に関する。
タイト（以下、ＨＡＰと略す）とジルフェアの混合物か
らなる多孔質焼結体の被覆層を有するセラミックス製イ
ンプラント及びその製造方法に関する。
（従来の技術）
人工歯根などの硬組織用の生体インプラント材料として
は、従来からステンレス合金、チタン合金などの金属、
及び単結晶アルミナ、アルミナ焼結体、ジルコニア焼結
体、カーボンなどのセラミックスが主に使用されておシ
、これらは生体組織と直接に結合しないために生体不活
性なインプラント材料と言われている。一方、ＨＡＰ焼
結体、α型リン酸三カルシウム（以下、α−ＴＣＰと略
す）焼結体、β型リン酸三カルシウム焼結体は、いわゆ
る生体活性なインプラント材料であシ、生体組織と直接
に化学結合が起こる材料として注目されている。
は、従来からステンレス合金、チタン合金などの金属、
及び単結晶アルミナ、アルミナ焼結体、ジルコニア焼結
体、カーボンなどのセラミックスが主に使用されておシ
、これらは生体組織と直接に結合しないために生体不活
性なインプラント材料と言われている。一方、ＨＡＰ焼
結体、α型リン酸三カルシウム（以下、α−ＴＣＰと略
す）焼結体、β型リン酸三カルシウム焼結体は、いわゆ
る生体活性なインプラント材料であシ、生体組織と直接
に化学結合が起こる材料として注目されている。
また、近年では生体活性な物質を生体不活性な材料の表
面にプラズマ溶射によって被着する試みがなされている
。
面にプラズマ溶射によって被着する試みがなされている
。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、上記の生体不活性なインプラント材料を
生体内に埋入して使用しな場合には、生体組織と直接に
結合しないために、長期間経過すると緩みが発生してし
まう。一方、生体活性なインプラント材料は、前述のよ
うな緩みは発生しないが、機械的強度においては生体不
活性な材料と比較して劣っているために、生体内での使
用中に破損しやすい。
生体内に埋入して使用しな場合には、生体組織と直接に
結合しないために、長期間経過すると緩みが発生してし
まう。一方、生体活性なインプラント材料は、前述のよ
うな緩みは発生しないが、機械的強度においては生体不
活性な材料と比較して劣っているために、生体内での使
用中に破損しやすい。
また、生体活性な物質を生体不活性な材料の表面にプラ
ズマ溶射によって被着したものは、プラズマ溶射表面層
と芯材との接合力が弱くて剥離しやすい。
ズマ溶射によって被着したものは、プラズマ溶射表面層
と芯材との接合力が弱くて剥離しやすい。
（問題点を解決するための手段）
本発明者等は上記の点に鑑み種々検討した結果、ジルコ
ニア焼結体の表面にヒドロキシアパタイトとジルコニア
の混合物からなる多孔質焼結体の被覆層を有するセラミ
ックス製インプラントは、機械的強度が高くて生体内で
破損せず、かつ芯材と強固に接合された生体活性な表面
多孔層が生体内で生体組織と結合し、長期間の使用にも
耐え得る材料となるとの知見を得て本発明に到達した。
ニア焼結体の表面にヒドロキシアパタイトとジルコニア
の混合物からなる多孔質焼結体の被覆層を有するセラミ
ックス製インプラントは、機械的強度が高くて生体内で
破損せず、かつ芯材と強固に接合された生体活性な表面
多孔層が生体内で生体組織と結合し、長期間の使用にも
耐え得る材料となるとの知見を得て本発明に到達した。
すなわち、本発明の要旨は、ジルコニア焼結体の表面に
ＨＡＰとジルコニアの混合物からなる多孔質焼結体の被
覆層を有するセラミックス製インプラント及びその製造
方法に存し、更には、部分安定化ジルコニアよりなる成
形体の表面にヒドロキシアパタイトとジルコニアの混合
粉末を被着したのち焼成し、次いで水熱処理することを
特徴とするセラミックス製インプラントの製造方法に存
する。
ＨＡＰとジルコニアの混合物からなる多孔質焼結体の被
覆層を有するセラミックス製インプラント及びその製造
方法に存し、更には、部分安定化ジルコニアよりなる成
形体の表面にヒドロキシアパタイトとジルコニアの混合
粉末を被着したのち焼成し、次いで水熱処理することを
特徴とするセラミックス製インプラントの製造方法に存
する。
以下、本発明の詳細な説明するに、本発明で使用する部
分安定化ジルコニア粉末としては、Ｃａ ０％ ＭｇＯ
％Ｙ２０ａ、Ｇｄ２Ｏ３、ＣｅＯ□ナトヲ安定化剤とし
て固溶したジルコニア粉末である。
分安定化ジルコニア粉末としては、Ｃａ ０％ ＭｇＯ
％Ｙ２０ａ、Ｇｄ２Ｏ３、ＣｅＯ□ナトヲ安定化剤とし
て固溶したジルコニア粉末である。
部分安定化ジルコニア粉末よりなる成形体は、プレス成
形、押出成形、鋳込成形、射出成形およびテープ成形な
ど、さまざまな成形方法によって成形されるが、好まし
くは、複雑形状の成形体の製造が可能な鋳込成形法及び
射出成形法によるのが良い。
形、押出成形、鋳込成形、射出成形およびテープ成形な
ど、さまざまな成形方法によって成形されるが、好まし
くは、複雑形状の成形体の製造が可能な鋳込成形法及び
射出成形法によるのが良い。
本発明においてジルコニア焼結体の表面にＨＡＰとジル
コニアの多孔質焼結体を被覆させる方法は種々有シ得よ
うが、最も好適には、上述の如くに得られた焼成前のジ
ルコニア成形体表面にＨＡＰとジルコニア粉末を被着せ
しめ、全体を焼成し、次いで水熱処理する方法が採用さ
れる。ＨＡＰは焼成によりα−ＴＣＰに変化するが、水
熱処理により再びＨＡＰに変化することとなる。この場
合、ＨＡＰ粉末としては、Ｃａｌ６−Ｘ（ＨＰＯ４）Ｘ
（ｐｏ４）ｓ−）（（ＯＨ）２−Ｘ ’ ｎＨ２Ｏ（
ただし、Ｏ≦Ｘ≦ｌ）の化学式で示されるものが使用さ
れる。
コニアの多孔質焼結体を被覆させる方法は種々有シ得よ
うが、最も好適には、上述の如くに得られた焼成前のジ
ルコニア成形体表面にＨＡＰとジルコニア粉末を被着せ
しめ、全体を焼成し、次いで水熱処理する方法が採用さ
れる。ＨＡＰは焼成によりα−ＴＣＰに変化するが、水
熱処理により再びＨＡＰに変化することとなる。この場
合、ＨＡＰ粉末としては、Ｃａｌ６−Ｘ（ＨＰＯ４）Ｘ
（ｐｏ４）ｓ−）（（ＯＨ）２−Ｘ ’ ｎＨ２Ｏ（
ただし、Ｏ≦Ｘ≦ｌ）の化学式で示されるものが使用さ
れる。
ＨＡＰと混合されるジルコニア粉末としては、安定化剤
の含有の有無に関係なく、ジルコニアを主成分とする粉
末ならば良い。
の含有の有無に関係なく、ジルコニアを主成分とする粉
末ならば良い。
ＨＡＰとジルコニアの混合割合は、ＨＡＰに対するジル
コニアの重量比率がｏ、ｏｈ−，２ｏの範囲内で選択さ
れる。よシ好ましくは、前記比率がＱ、ｌ −，２，ｊ
になるように混合する。ＨＡＰに対するジルコニアの重
量比率がＯ，ＯＳよシ小さいと、得られたインプラント
の被覆層の気孔率が小さくなって生体活性が小さくなる
とともに、芯材となるジルコニア焼結体と被覆層の熱膨
張率の大きな差によシ、焼成後の冷却時に被複層表面及
びジルコニア焼結体と被覆層の界面に多数の亀裂が発生
してしまう。
コニアの重量比率がｏ、ｏｈ−，２ｏの範囲内で選択さ
れる。よシ好ましくは、前記比率がＱ、ｌ −，２，ｊ
になるように混合する。ＨＡＰに対するジルコニアの重
量比率がＯ，ＯＳよシ小さいと、得られたインプラント
の被覆層の気孔率が小さくなって生体活性が小さくなる
とともに、芯材となるジルコニア焼結体と被覆層の熱膨
張率の大きな差によシ、焼成後の冷却時に被複層表面及
びジルコニア焼結体と被覆層の界面に多数の亀裂が発生
してしまう。
一方、ＨＡＰに対するジルコニアの重量比率がＳＯよシ
大きいと、得られたインプラントの被覆層の気孔率が小
さくなるとともにＨＡＰの含有量が減るために、生体活
性は極めて小さくなってしまう。
大きいと、得られたインプラントの被覆層の気孔率が小
さくなるとともにＨＡＰの含有量が減るために、生体活
性は極めて小さくなってしまう。
部分安定化ジルコニアよりなる成形体の表面にＨＡＰと
ジルコニアの混合粉末を被着する方法としては、混合粉
末を成形体の表面に均一に被着する方法が選ばれる。具
体的には、ＨＡＰとジルコニアの混合粉末を水に均一に
分散させてスラリーを作シ、このスラリー中に部分安定
化ジルコニアよりなる成形体を浸漬することによシ、ス
ラリー中の水分が成形体内に吸収されると同時に混合粉
末が均一に成形体表面に被着される方法が用いられる。
ジルコニアの混合粉末を被着する方法としては、混合粉
末を成形体の表面に均一に被着する方法が選ばれる。具
体的には、ＨＡＰとジルコニアの混合粉末を水に均一に
分散させてスラリーを作シ、このスラリー中に部分安定
化ジルコニアよりなる成形体を浸漬することによシ、ス
ラリー中の水分が成形体内に吸収されると同時に混合粉
末が均一に成形体表面に被着される方法が用いられる。
また、上記スラリーを成形体上に噴霧することによって
も、同様な被覆が可能である。
も、同様な被覆が可能である。
焼成は、ｌコ０Ｏ０Ｃ〜／！；！；０℃の温度範囲で行
う。温度が低すぎると、ジルコニア焼結体の密度と強度
が低くなってしまう。一方、温度が高すぎると、アパタ
イトとジルコニアの混合物からなる多孔質焼結体の気孔
率が低下するとともに、生成したα−ＴＣＰが溶融して
しまう。
う。温度が低すぎると、ジルコニア焼結体の密度と強度
が低くなってしまう。一方、温度が高すぎると、アパタ
イトとジルコニアの混合物からなる多孔質焼結体の気孔
率が低下するとともに、生成したα−ＴＣＰが溶融して
しまう。
また、温度が高すぎると、ジルコニア焼結体の密度と強
度が低下してしまう。すなわち、焼成を適正な温度範囲
内で行うことによシ、インプラントの芯材となるジルコ
ニア焼結体の密度と強度を高くすると同時に、インプラ
ントの被覆層となる多孔質焼結体の気孔率を大きくでき
る。
度が低下してしまう。すなわち、焼成を適正な温度範囲
内で行うことによシ、インプラントの芯材となるジルコ
ニア焼結体の密度と強度を高くすると同時に、インプラ
ントの被覆層となる多孔質焼結体の気孔率を大きくでき
る。
尚、この焼成によ、９ＨＡＰよシ生じるα−ＴＣＰとジ
ルコニアは、多孔性を保ちながら強固に結合し、また、
芯材となるジルコニア焼結体と多孔質焼結体との間で両
者は強固に結合が得られるが、これらはいずれもＨＡＰ
中のＣａ２＋イオンのジルコニア粉末及び芯材ジルコニ
アへの移動、拡散によるものと推定される。
ルコニアは、多孔性を保ちながら強固に結合し、また、
芯材となるジルコニア焼結体と多孔質焼結体との間で両
者は強固に結合が得られるが、これらはいずれもＨＡＰ
中のＣａ２＋イオンのジルコニア粉末及び芯材ジルコニ
アへの移動、拡散によるものと推定される。
水熱処理は、６０℃〜３００℃の温度範囲内で実施され
ることが望ましい。温度が低すぎるとα−ＴＣＰからＨ
ＡＰへの反応時間が非常に長くなり、温度が高すぎると
装置が高価となるので工業的には不向きである。
ることが望ましい。温度が低すぎるとα−ＴＣＰからＨ
ＡＰへの反応時間が非常に長くなり、温度が高すぎると
装置が高価となるので工業的には不向きである。
水熱処理に要する時間は、通常１０分ないし５０時間で
ある。処理時間が短すぎると、α−ＴＣＰの表面だけが
ＨＡＰになシα−ＴＣＰが完全にＨＡＰに変化しない。
ある。処理時間が短すぎると、α−ＴＣＰの表面だけが
ＨＡＰになシα−ＴＣＰが完全にＨＡＰに変化しない。
処理時間が長すぎると、ジルコニア焼結体表面が正方晶
ジルコニアから単斜晶ジルコニアに相転移し、この相転
移が進むと表面にクラックが発生し、強度が劣化してし
まう。特に、ｉｓ。
ジルコニアから単斜晶ジルコニアに相転移し、この相転
移が進むと表面にクラックが発生し、強度が劣化してし
まう。特に、ｉｓ。
℃〜、２５０℃の温度範囲では相転移速度が大きいので
、処理時間を短くする。
、処理時間を短くする。
次に、本発明を実施例によシ更に詳細に説明するが本発
明はその要旨を超えない限り下記実施例において限定さ
れるものではない。
明はその要旨を超えない限り下記実施例において限定さ
れるものではない。
実施例
内容積コＳＯ−のジルコニア製ボールミルポットに蒸留
水、２ｑ、６Ｉｉと分散剤としてポリアクリル酸アンモ
ニウムのｐＯｗｔ％水溶液０．６３Ｉを入れて混合した
後、イン） ＩＪア部分安定化ジルコニア／２１．．２
ｆ！と１０ｍφのジルコニアポールｔｔｏｏｇを加えた
。これを振動ボールミル及び回転ボールミルで湿式粉砕
処理してジルコニアスラリーを得た。このスラリーの１
３ＳｌにＦ、２ｗｔ％溶液の結合剤コ、ｔ、ｇｇと消泡
剤ｏ、ｏｓｔ、 ｉ ’ｌｃ添加して３０分間混合した
後、ロータリーエバポレーター中でコＯＴｏｒｒで２０
分間減圧脱泡した。このスラリーをｓｓ℃の室温下で／
、２ＷφＸ／３０ｔｍの円柱状に固形鋳込成形した。こ
れを２５℃でｌ昼夜乾燥した後に施盤を用いて’１．！
； ｍφ×３０ｍの円柱状に機械加工してジルコニア成
形体を得た。
水、２ｑ、６Ｉｉと分散剤としてポリアクリル酸アンモ
ニウムのｐＯｗｔ％水溶液０．６３Ｉを入れて混合した
後、イン） ＩＪア部分安定化ジルコニア／２１．．２
ｆ！と１０ｍφのジルコニアポールｔｔｏｏｇを加えた
。これを振動ボールミル及び回転ボールミルで湿式粉砕
処理してジルコニアスラリーを得た。このスラリーの１
３ＳｌにＦ、２ｗｔ％溶液の結合剤コ、ｔ、ｇｇと消泡
剤ｏ、ｏｓｔ、 ｉ ’ｌｃ添加して３０分間混合した
後、ロータリーエバポレーター中でコＯＴｏｒｒで２０
分間減圧脱泡した。このスラリーをｓｓ℃の室温下で／
、２ＷφＸ／３０ｔｍの円柱状に固形鋳込成形した。こ
れを２５℃でｌ昼夜乾燥した後に施盤を用いて’１．！
； ｍφ×３０ｍの円柱状に機械加工してジルコニア成
形体を得た。
次に、内容積、２！；０−のアルミナ製ボールミルポッ
トに蒸留水３ ｇ、Ａ ｆｌと分散剤としてポリアクリ
ル酸アンモニウムのｌｌ０ｗｔ％水溶液０．９６９を入
れて混合した後、ヒドロキシアパタイト粉末３５０９と
イツトリア部分安定化ジルコニア粉末２グ、Ｏｇ及びｌ
０ＩＩＩＩＩφのジルコニアポールｔＩｏｏｙを加えた
。
トに蒸留水３ ｇ、Ａ ｆｌと分散剤としてポリアクリ
ル酸アンモニウムのｌｌ０ｗｔ％水溶液０．９６９を入
れて混合した後、ヒドロキシアパタイト粉末３５０９と
イツトリア部分安定化ジルコニア粉末２グ、Ｏｇ及びｌ
０ＩＩＩＩＩφのジルコニアポールｔＩｏｏｙを加えた
。
これを振動ボールミル及び回転ボールミルで湿式粉砕処
理して、ヒドロキシアパタイトとジルコニアの混合スラ
リーを得た。このスラリーの９３１）にｔＩ２ｗｔ％水
溶液の結合剤／ ３．３９と消泡剤０．０２ｇ１ｉ及び
蒸留水２／３９を添加して３０分間混合した後、ロータ
リーエバポレーター中で２０ＴＯｒｒで、２０分間減圧
脱泡した。
理して、ヒドロキシアパタイトとジルコニアの混合スラ
リーを得た。このスラリーの９３１）にｔＩ２ｗｔ％水
溶液の結合剤／ ３．３９と消泡剤０．０２ｇ１ｉ及び
蒸留水２／３９を添加して３０分間混合した後、ロータ
リーエバポレーター中で２０ＴＯｒｒで、２０分間減圧
脱泡した。
！；Ｏｍｔガラスビーカー中にヒドロキシアパタイトと
ジルコニアの混合スラリーを入れ、このスラリー中に前
記の機械加工したジルコニア成形体を長手方向の半分の
／Ｓ−だけ３０秒間浸漬して、ジルコニア成形体表面に
ヒドロキシアパタイトとジルコニアの混合粉末を被着し
た。
ジルコニアの混合スラリーを入れ、このスラリー中に前
記の機械加工したジルコニア成形体を長手方向の半分の
／Ｓ−だけ３０秒間浸漬して、ジルコニア成形体表面に
ヒドロキシアパタイトとジルコニアの混合粉末を被着し
た。
これをコｓ ’Ｃでｌ昼夜乾燥した後に９０℃でｌ昼夜
乾燥した。さらにこれを電気炉中でＳＯＯ℃まで１０℃
／ｈで昇温してＳＯＯ℃で１時間保持して脱脂した後に
、２００”Ｃ／ｈで昇温して１０００℃で２’１時間焼
成した。
乾燥した。さらにこれを電気炉中でＳＯＯ℃まで１０℃
／ｈで昇温してＳＯＯ℃で１時間保持して脱脂した後に
、２００”Ｃ／ｈで昇温して１０００℃で２’１時間焼
成した。
さらに、これを１００℃で２ｑ時間水熱処理した。
、このようにして、ジルコニア焼結体の表面にヒドロキ
シアパタイトとジルコニアの混合物からなる多孔質焼結
体の被覆層を有するセラミックス製インプラントを得た
。
シアパタイトとジルコニアの混合物からなる多孔質焼結
体の被覆層を有するセラミックス製インプラントを得た
。
（発明の効果）
以上述べた方法によれば、機械的強度が高くて生体内で
破損せず、かつ芯材と強固に接合させた生体活性な表面
多孔層を有するセラミックス製インプラントを容易に得
ることができ、従って人工歯根、人工関節、人工骨など
の生体インプラント材料として好適に利用することがで
きるＯ
破損せず、かつ芯材と強固に接合させた生体活性な表面
多孔層を有するセラミックス製インプラントを容易に得
ることができ、従って人工歯根、人工関節、人工骨など
の生体インプラント材料として好適に利用することがで
きるＯ
Claims (2)
- （１）ジルコニア焼結体の表面にヒドロキシアパタイト
とジルコニアの混合物からなる多孔質焼結体の被覆層を
有するセラミックス製インプラント。 - （２）部分安定化ジルコニアよりなる成形体の表面にヒ
ドロキシアパタイトとジルコニアの混合粉末を被着した
のち焼成し、次いで水熱処理することを特徴とするセラ
ミックス製インプラントの製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63027029A JPH01203284A (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | セラミックス製インプラント及びその製造方法 |
| EP89102069A EP0328041B1 (en) | 1988-02-08 | 1989-02-07 | Ceramic implant and process for its production |
| DE68917947T DE68917947T2 (de) | 1988-02-08 | 1989-02-07 | Keramisches Implantat und Verfahren zu dessen Herstellung. |
| US07/307,640 US4983182A (en) | 1988-02-08 | 1989-02-08 | Ceramic implant and process for its production |
| US07/596,954 US5185177A (en) | 1988-02-08 | 1990-10-15 | Producing a ceramic implant by coating a powder mixture of zirconia and either tricalcium phosphate or hydroxyapatite on a molded unsintered body of partially stabilized zirconia and then sintering the article |
| US07/903,327 US5192325A (en) | 1988-02-08 | 1992-06-24 | Ceramic implant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63027029A JPH01203284A (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | セラミックス製インプラント及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01203284A true JPH01203284A (ja) | 1989-08-16 |
Family
ID=12209647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63027029A Pending JPH01203284A (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | セラミックス製インプラント及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01203284A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006080684A1 (en) * | 2004-10-05 | 2006-08-03 | Lg Chem, Ltd. | Method for preparation of bioactive ceramic-coated composite |
| CN109665867A (zh) * | 2017-10-16 | 2019-04-23 | 辽宁爱尔创科技有限公司 | 一种氧化锆陶瓷背板的后处理方法及其处理后的产品 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63105764A (ja) * | 1986-10-21 | 1988-05-11 | 株式会社 香蘭社 | 生体補綴用セラミツク |
-
1988
- 1988-02-08 JP JP63027029A patent/JPH01203284A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63105764A (ja) * | 1986-10-21 | 1988-05-11 | 株式会社 香蘭社 | 生体補綴用セラミツク |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006080684A1 (en) * | 2004-10-05 | 2006-08-03 | Lg Chem, Ltd. | Method for preparation of bioactive ceramic-coated composite |
| CN109665867A (zh) * | 2017-10-16 | 2019-04-23 | 辽宁爱尔创科技有限公司 | 一种氧化锆陶瓷背板的后处理方法及其处理后的产品 |
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