JPH02212350A - Biomaterial and production thereof - Google Patents
Biomaterial and production thereofInfo
- Publication number
- JPH02212350A JPH02212350A JP1277232A JP27723289A JPH02212350A JP H02212350 A JPH02212350 A JP H02212350A JP 1277232 A JP1277232 A JP 1277232A JP 27723289 A JP27723289 A JP 27723289A JP H02212350 A JPH02212350 A JP H02212350A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- whiskers
- matrix
- whisker
- biomaterial
- calcium phosphate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012620 biological material Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 claims abstract description 24
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 16
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims description 13
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 claims description 12
- -1 calcium phosphate compound Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 8
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims description 8
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 abstract description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 3
- 210000004746 tooth root Anatomy 0.000 abstract 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 26
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 14
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 9
- NWXHSRDXUJENGJ-UHFFFAOYSA-N calcium;magnesium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Mg+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O NWXHSRDXUJENGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052637 diopside Inorganic materials 0.000 description 8
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 6
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 6
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 6
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 6
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 5
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052661 anorthite Inorganic materials 0.000 description 3
- GWWPLLOVYSCJIO-UHFFFAOYSA-N dialuminum;calcium;disilicate Chemical compound [Al+3].[Al+3].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GWWPLLOVYSCJIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 229910000391 tricalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000019731 tricalcium phosphate Nutrition 0.000 description 3
- 229940078499 tricalcium phosphate Drugs 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 description 2
- 229910052919 magnesium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019792 magnesium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical class [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 description 2
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007088 Archimedes method Methods 0.000 description 1
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical class OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000002597 Solanum melongena Nutrition 0.000 description 1
- 244000061458 Solanum melongena Species 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- FGZBFIYFJUAETR-UHFFFAOYSA-N calcium;magnesium;silicate Chemical compound [Mg+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] FGZBFIYFJUAETR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- IQDXNHZDRQHKEF-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dicalcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Al+3].[Al+3].[Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O IQDXNHZDRQHKEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 1
- 230000011164 ossification Effects 0.000 description 1
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000008054 sulfonate salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、新規なウィスカー複合型焼結体から成る生体
材料、さらに詳しくは、生体親和性の優れたリン酸カル
シウムをマトリックスとし、ウィスカーによって１強度
的に強化された、人工骨や人工歯根の材料をして好適な
生体材料及びその製造方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a biomaterial comprising a novel whisker composite sintered body, more specifically, a biomaterial made of a novel whisker composite sintered body, and more specifically, a biomaterial composed of a novel whisker composite sintered body. The present invention relates to a reinforced biomaterial suitable for use as a material for artificial bones and artificial tooth roots, and a method for manufacturing the same.
従来の技術
水酸アパタイトやリン酸三カルシウムなどのリン酸カル
シウム系材料は、毒゛性がなく、その焼結体は生体内に
おいて骨と結合しやすい上に、漸次消失して新生骨と容
易に置換されるので、人工骨や人工歯根のような生体硬
組織代替材料として利用されているが、このリン酸カル
シウム系焼結体は、機械的強度や靭性を欠くため、欠損
部に適合した形状に成形し、生体内に嵌植し、埋込む場
合に欠けたり、折れたりして実用上必ずしも満足しうる
ものとはいえない。Conventional technology Calcium phosphate materials such as hydroxyapatite and tricalcium phosphate are non-toxic, and their sintered bodies easily integrate with bone in vivo, and gradually disappear and are easily replaced by new bone. Because of this, it is used as a substitute material for biological hard tissue such as artificial bones and artificial tooth roots.However, this calcium phosphate-based sintered body lacks mechanical strength and toughness, so it cannot be molded into a shape that fits the defect. However, when implanted in a living body, it may chip or break, and is not necessarily satisfactory in practice.
このような欠点を改善したものとして、例えばアパタイ
トを繊維状又は針状とし、さらに鉱物系繊維材料で強化
したものや（特開昭５９−５７９７１号公報）、ムライ
トのウィスカーをアパタイトの焼成時に同時に析出させ
て複合強化したもの（特開昭６２−１６２６７６号公報
）が提案されている。To improve these defects, for example, apatite is made into fibers or needles and further reinforced with mineral fiber materials (Japanese Patent Laid-Open No. 59-57971), and mullite whiskers are added at the same time as apatite is fired. A compound reinforced by precipitation has been proposed (Japanese Unexamined Patent Publication No. 162676/1983).
しかしながら、前者においては、繊維状又は針状のアパ
タイトを得ることが非常に困難であり、これと親和性の
ある鉱物系繊維材料を別に準備しなければならないし、
またアパタイトを鉱物系繊維材料と密接して加圧下に８
００℃未満の低温度で水分の逃失を実質的に防止する条
件下で焼成するという煩雑な操作を要し、しかも低温焼
成であるため相対密度が低いという点で実用上解決しな
ければならない問題点が多い。However, in the former case, it is very difficult to obtain fibrous or acicular apatite, and a mineral fiber material that has an affinity for apatite must be separately prepared.
In addition, apatite is placed in close contact with a mineral fiber material under pressure.
This requires a complicated operation of firing at a low temperature of less than 00°C under conditions that substantially prevent the loss of moisture, and the low temperature firing results in a low relative density, which must be solved in practical terms. There are many problems.
一方、ムライトウィスカーを析出させる後者の場合であ
っても、単にウィスカーを析出させるのみでは、強度が
十分でなく、特に靭性が低いことにより、埋入時に割れ
や欠けの問題が生じることがあった。On the other hand, even in the latter case where mullite whiskers are precipitated, simply precipitating the whiskers does not provide sufficient strength, and due to low toughness, cracking and chipping problems may occur during embedding. .
発明が解決しようとする課題
本発明は、前記した従来のリン酸カルシウム系焼結体が
もつ欠点を克服し、高強度、特に高靭性を有するウィス
カー複合型焼結体から成る生体材料を提供することを目
的としてなされたものである。Problems to be Solved by the Invention The present invention aims to overcome the drawbacks of the conventional calcium phosphate sintered bodies described above and to provide a biomaterial consisting of a whisker composite sintered body having high strength, particularly high toughness. It was done for a purpose.
課題を解決するだめの手段
本発明者は、ウィスカーで強化されＩ；高強度、高靭性
のウィスカー複合型焼結体から成る生体材料を得るため
に鋭意研究を重ねた結果、リン酸カルシウム系結晶をマ
トリックスとし、マトリックスの粒径、マトリックスと
ウィスカーの大きさの比、ウィスカーの長径及びアスペ
クト比等を所定範囲に規定することにより、その目的を
達成しうろことを見出し、この知見に基づいて本発明を
なすに至った。Means to Solve the Problem The present inventor has conducted extensive research to obtain a biomaterial made of whisker-reinforced, high-strength, high-toughness whisker composite sintered body. We have found that the objective can be achieved by defining the particle size of the matrix, the ratio of the size of the matrix to the whiskers, the long axis of the whiskers, the aspect ratio, etc. within predetermined ranges, and based on this knowledge, we have developed the present invention. I arrived at the eggplant.
すなわち、本発明は、リン酸カルシウム系結晶をマトリ
ックスとし、無機質ウィスカーを分散体とした複合型焼
結体から成り、かつマトリックスの結晶粒径が０．０５
〜３０μ屑、マトリックスの粒径とウィスカーの長径と
の比がｌＯ〜０．１１ ウィスカーの長径が０．０５〜
２０００μｍ及びウィスカーのアスペクト比が１．２〜
１００の範囲にある生体材料を提供するものである。That is, the present invention consists of a composite sintered body with calcium phosphate crystal as a matrix and inorganic whiskers as a dispersion, and the crystal grain size of the matrix is 0.05.
~30μ debris, the ratio of the particle size of the matrix to the long axis of the whisker is lO ~0.11, the long axis of the whisker is ~0.05
2000μm and whisker aspect ratio 1.2~
It offers biomaterials in the range of 100.
以下、本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.
本発明のリン酸カルシウム系結晶のダレインから成るマ
トリックスは、通常０．０５〜３０μ票、好ましくは０
．１−１０μ屑、より好ましくは０．２〜５．０μｍの
粒径を有する。この粒径がこれよりも小さすぎると製造
上困難であり、またこれよりも大きすぎると強度が著し
く低下する。The matrix of the calcium phosphate-based crystals of the present invention is usually 0.05 to 30 μm, preferably 0.05 to 30 μm.
．． The particles have a particle size of 1-10 μm, more preferably 0.2-5.0 μm. If the particle size is too small, it will be difficult to manufacture, and if it is too large, the strength will drop significantly.
また、結晶粒径が小さい場合は高い強度が得られやすい
が、５．０μｍを超える比較的大きな結晶粒径を有する
場合には結晶粒径を揃えることにより必要な強度が得ら
れる。結晶粒径を揃えるには、マトリックス原料を高純
度化して原料の混合前に仮焼し、粉砕し、さらに原料粉
末を分級するなどの方法が用いられる。この際の仮焼温
度は、通常５００〜１５００°Ｃの温度範囲で選ばれる
。粉砕方法としては、特に制限されないが、例えばボー
ルミル法、振動ミル法１．アトライタ（アトリションミ
ル）法などを挙げることができる。分級方法としては、
特に制限されないが、例えばメツシュふるい等のふるい
によるふるい分は法、空気分級法などを挙げることがで
きる。Further, when the crystal grain size is small, high strength is likely to be obtained, but when the crystal grain size is relatively large exceeding 5.0 μm, the necessary strength can be obtained by making the crystal grain sizes uniform. In order to make the crystal grain size uniform, methods such as highly purifying the matrix raw material, calcining and pulverizing the raw material before mixing the raw materials, and further classifying the raw material powder are used. The calcination temperature at this time is usually selected within the temperature range of 500 to 1500°C. The pulverization method is not particularly limited, but includes, for example, a ball mill method, a vibration mill method, 1. Examples include the attritor (attrition mill) method. As a classification method,
Although not particularly limited, examples include a sieving method using a sieve such as a mesh sieve, an air classification method, and the like.
次に無機質ウィスカーとしては、例えば炭化ケイ素ウィ
スカー、炭化ホウ素ウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー
、カーボンウィスカー、アルミナウィスカー、ジルコニ
アウィスカー又はカルシウムシリケート系、アルミニウ
ムシリケート系、アルミニウムシリケートカルシウム系
、カルシウムシリケートマグネシウム系、カルシウムア
ルミネート系又はマグネシウムシリケート系のウィスカ
、窒化ケイ素ウィスカー、あるいは金属ウィスカーなど
が挙げられる。中でも生体親和性の点で炭化物系材料や
窒化物系材料よりも一般に酸化物系材料によるウィスカ
ーが好ましい。特に、酸化カルシウム、酸化ケイ素、酸
化アルミニウム及び酸化マグネシウムの中から選ばれた
無機酸化物の少なくとも１種を含有するウィスカーが好
ましく、更にはアルミナウィスカー、ジルコニアウィス
カーに比べて、アルミニウムシリケートカルシウム系材
料及びカルシウムシリケートマグネシウム系材料、カル
シウムシリケート系材料がより好ましい。アルミニウム
シリケートカルシウム系のウィスカーとしては、アノー
サイトウィスカー、カルシウムシリケートマグネシウム
系ウィスカーとしては、ディオプサイドウィスカー、カ
ルシウムシリケート系ウィスカーとしては、ウオラスト
ナイトウィスカーなどである。これらの中では、ディオ
プサイドウィスカーやアノーサイトウィスカーが最も好
ましい。Examples of inorganic whiskers include silicon carbide whiskers, boron carbide whiskers, silicon nitride whiskers, carbon whiskers, alumina whiskers, zirconia whiskers, or calcium silicate-based, aluminum silicate-based, aluminum silicate-calcium-based, calcium silicate-magnesium-based, and calcium aluminate. Examples include whiskers based on magnesium silicate or magnesium silicate, silicon nitride whiskers, and metal whiskers. Among these, whiskers made of oxide-based materials are generally preferred over carbide-based materials and nitride-based materials in terms of biocompatibility. In particular, whiskers containing at least one inorganic oxide selected from calcium oxide, silicon oxide, aluminum oxide, and magnesium oxide are preferable, and more preferably whiskers containing at least one inorganic oxide selected from calcium oxide, silicon oxide, aluminum oxide, and magnesium oxide. Calcium silicate magnesium based materials and calcium silicate based materials are more preferred. Examples of aluminum silicate calcium whiskers include anorthite whiskers, calcium silicate magnesium whiskers include diopside whiskers, and calcium silicate whiskers include wollastonite whiskers. Among these, diopside whiskers and anorthite whiskers are most preferred.
このウィスカーは、通常、長径０．０５〜２０００μｍ
、好ましくは０．０５〜１００＃肩、より好ましくは０
．２〜３０μ瀧、さらに好ましくは０．２〜１５μ載短
径０．０５〜１００μ肩、好ましくは０．０５〜５μ肩
、また、アスペクト比は通常１．２〜１００、好ましく
は１．２〜５０、より好ましくは２〜２０、さらに好ま
しくは５〜１５である。This whisker usually has a major axis of 0.05 to 2000 μm.
, preferably 0.05 to 100# shoulder, more preferably 0
．． 2 to 30μ, more preferably 0.2 to 15μ, short diameter 0.05 to 100μ, preferably 0.05 to 5μ, and the aspect ratio is usually 1.2 to 100, preferably 1.2 to 100. 50, more preferably 2-20, even more preferably 5-15.
長径がこれよりも短かすぎるとウィスカーとしての機能
が不十分であるし、またこれよりも長ずざると焼結時の
マトリックスの粒成長や、高密度化により歪みを生じや
すい。また、アスペクト比がこれよりも小さすぎるとク
ラックデフレクションやプルアウトのウィスカーとして
の機能が不十分であるし、またこれよりも大きすぎると
歪みを生じやずい。If the major axis is too short, the function as a whisker is insufficient, and if it is not longer than this, distortion is likely to occur due to grain growth of the matrix during sintering or densification. Furthermore, if the aspect ratio is too small, the crack deflection and pullout whisker functions are insufficient, and if the aspect ratio is too large, distortion is likely to occur.
また、マトリックスとウィスカー長径との比は通常ｌＯ
〜０．１１好ましくは５〜０．１．より好ましくは１．
４〜０．２、さらに好ましくは１．０〜０．２である。In addition, the ratio of the matrix to the whisker length is usually lO
~0.11 preferably 5-0.1. More preferably 1.
4 to 0.2, more preferably 1.0 to 0.2.
この比がこれよりも大きすぎると、すなわちマトリック
スに対してウィスカー長径が小さすぎるとクラックを止
めたり折り曲げたりするクラックデフレクションの効果
が低下するし、ウィスカーとしての機能が不十分となり
、高強度化の作用をなさない。逆にこの比がこれよりも
小さすぎるとすなわち、マトリックスに対してウィスカ
ー長径が大きすぎると焼結時にマトリックスの粒成長や
高密度化を妨げたり歪みを生じやすく、強度が低下する
のを免れない。If this ratio is too large, that is, if the major axis of the whisker is too small relative to the matrix, the effect of crack deflection to stop or bend cracks will be reduced, and the function of the whisker will be insufficient, resulting in an increase in strength. It has no effect. On the other hand, if this ratio is smaller than this, that is, if the major axis of the whisker is too large relative to the matrix, it is likely to hinder the grain growth and densification of the matrix during sintering, or cause distortion, which will inevitably lead to a decrease in strength. .
セラミックス材料中の無機質ウィスカーの含有量は、通
常帆５〜９５重量％、好ましくは１〜７０重量％、より
好ましくは５〜６０重量％、さらに好ましくは５〜４０
重量％の範囲で選ばれる。ウィスカーの使用量がこれよ
りも少なくなると圧縮強度や靭性等の機械的強度が劣化
し、加工性や作業性が低下するし、またこれよりも多く
なるとリン酸カルシウムの望ましい性質、例えばアパタ
イトの人工骨材としての生体親和性などが低下し、ある
いは損なわれる傾向を免れない。The content of inorganic whiskers in the ceramic material is usually 5 to 95% by weight, preferably 1 to 70% by weight, more preferably 5 to 60% by weight, even more preferably 5 to 40% by weight.
Selected within the range of weight %. If the amount of whiskers used is less than this, mechanical strength such as compressive strength and toughness will deteriorate, and processability and workability will be reduced. There is an unavoidable tendency for biocompatibility, etc., to decrease or be impaired.
ウィスカーが酸化物系である場合は、生体親和性はそれ
ほど低下しない。また、非酸化物系ではその添加量が多
いと生体親和性が劣化するので、添加量は３０％以下が
好ましく、さらに１０％以下がより好ましい。ウィスカ
ーが生体親和性を示すもの、例えばカルシウムシリケー
ト、カルシウムマグネシウムシリケート、カルシウムア
ルミニウムシリケートなどである場合には、前記ウィス
カー含有量は９９重量％まで高めることができる。When the whiskers are oxide-based, biocompatibility is not significantly reduced. Furthermore, in the case of a non-oxide type, if the amount added is large, the biocompatibility deteriorates, so the amount added is preferably 30% or less, and more preferably 10% or less. If the whiskers are biocompatible, such as calcium silicate, calcium magnesium silicate, calcium aluminum silicate, etc., the whisker content can be as high as 99% by weight.
本発明の生体材料を製造する方法としては、例えば無機
質ウィスカー生成成分（以下ウィスカー原料という）を
マトリックスとなるリン酸カルシウム系化合物と混合し
、これを焼成することによリウイス力−を析出させる方
法（析出法）、あらかじめ生成済みの無機質ウィスカー
をリン酸カルシウム系化合物と混合し、これを焼成する
方法（混合法）などが挙げられる。析出法に比べ混合法
による場合は、使用しうるウィスカーの自由度が大きい
という利点があるが、ウィスカーとマトリックスとの密
着性、高強度・高靭性化及び生体親和性の点では析出法
による場合の方がより好ましい。As a method for producing the biomaterial of the present invention, for example, an inorganic whisker-forming component (hereinafter referred to as whisker raw material) is mixed with a calcium phosphate compound serving as a matrix, and the mixture is fired to precipitate the whisker force (precipitation). method), and a method of mixing pre-generated inorganic whiskers with a calcium phosphate compound and firing the mixture (mixing method). Compared to the precipitation method, the mixing method has the advantage that there is a greater degree of freedom in the whiskers that can be used, but the precipitation method has better adhesion between the whiskers and the matrix, higher strength/toughness, and biocompatibility. is more preferable.
本発明方法に用いるリン酸カルシウム系化合物としては
、例えばアパタイトやリン酸三カルシウム、フッ化アパ
タイトなどが挙げられ、このものは単独で用いてもよい
し、また２種以上の混合物として用いてもよい。これら
の中で特にアパタイトが好ましく、アパタイトとしては
、乾式法又は湿式法による合成アパタイトでもよいし、
各種を推動物の骨、歯から回収された生体アパタイトで
もよい。例えば、乾式法としては、９００〜１３００°
Ｃの高温下の水蒸気気流中でリン酸カルシウムと過剰の
ＣａＯを反応させる方法等が挙げられる。Examples of the calcium phosphate compounds used in the method of the present invention include apatite, tricalcium phosphate, and fluorinated apatite, which may be used alone or as a mixture of two or more. Among these, apatite is particularly preferred, and the apatite may be synthetic apatite by a dry method or a wet method,
Biological apatite recovered from the bones and teeth of various animals may also be used. For example, as a dry method, 900 to 1300°
Examples include a method in which calcium phosphate and excess CaO are reacted in a steam stream at a high temperature of C.
本発明で用いるリン酸カルシウム系化合物は、カルシウ
ム対リンの原子比（Ｃａ／Ｐ）が１．６５以上、１．７
５以下の範囲の水酸アパタイトであることが特に好まし
い。The calcium phosphate compound used in the present invention has an atomic ratio of calcium to phosphorus (Ca/P) of 1.65 or more, 1.7
Particularly preferred is hydroxyapatite in the range of 5 or less.
上記Ｃａ／Ｐの範囲が１．６５未満の場合には、ウィス
カー又はウィスカー原料や後述の中間層生成成分の一部
が水酸アパタイトなどに一部固溶してウィスカーの組成
が変ってしまうため、ウィスカーが十分析出しなくなっ
たり、リン酸三カルシウムが一部生じ、ひずみ発生・強
度劣化や生体親和性劣化の傾向が生じる。If the above Ca/P range is less than 1.65, the whisker or the whisker raw material or a part of the intermediate layer forming components described below will be partially dissolved in hydroxyapatite etc. and the composition of the whisker will change. , whiskers are no longer produced, some tricalcium phosphate is produced, and there is a tendency for strain generation, strength deterioration, and biocompatibility deterioration.
これらのリン酸カルシウム系化合物は、一般に０．１−
１０００μ暑の粉末又は０．１〜３ｍｍ程度の顆粒状で
用いられる。These calcium phosphate compounds generally have a 0.1-
It is used in the form of a powder of 1000 microns or granules of about 0.1 to 3 mm.
本発明の生体材料を前記析出法により製造するには、ウ
ィスカー原料を、リン酸カルシウム系化合物とウィスカ
ー原料の合計量すなわち原料全量に対するウィスカー原
料の含有量比で、通常０．５〜９５重量％、好ましくは
１〜７０重量％、より好ましくは５〜６０重量％、さら
に好ましくは５〜４０重量％の範囲で使用し、これをリ
ン酸カルシウム系化合物に加え混合し、次いで、この混
合物を８００〜１６００℃の温度で焼成するのが一般的
である。To produce the biomaterial of the present invention by the precipitation method, the whisker raw material is usually 0.5 to 95% by weight, preferably 0.5 to 95% by weight, in terms of the total amount of the calcium phosphate compound and the whisker raw material, that is, the content ratio of the whisker raw material to the total amount of the raw material. is used in a range of 1 to 70% by weight, more preferably 5 to 60% by weight, still more preferably 5 to 40% by weight, and this is added to and mixed with the calcium phosphate compound, and then this mixture is heated at 800 to 1600°C. Generally, it is fired at a certain temperature.
このように上°記範囲内の各成分の使用量の選択により
、ウィスカー含有量が帆５〜９５重量％である複合焼結
体が得られる。In this way, by selecting the amount of each component used within the above range, a composite sintered body having a whisker content of 5 to 95% by weight can be obtained.
このウィスカー原料、すなわち焼成条件下でウィスカー
に変換し、ウィスカーを生成しうるものとしては、例え
ば酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸
化アルミニウムなどのほか、焼成条件下でこれらの化合
物に変換しうるもの例えば炭酸塩、重炭酸塩、水酸化物
なども用いられる。これらのものの使用割合としては、
所定のウィスカーに相当するものであればいずれでもよ
いが、例えばディオプサイドウィスカーを生成させる場
合には、酸化カルシウムを１モルとしたとき、酸化マグ
ネシウム０．０５〜１４．０モル、好ましくは０．５〜
５モル、より好ましくは０．８〜２．５モル、シリカ０
．０５〜ｌＯモル、好ましくは２〜５モル、より好まし
くは２〜３モルの範囲になるように選択される。この場
合、それぞれ個別に加える代りに、ウィスカー自体を構
成する組成物、例えば前記のモル比のディオプサイド組
成成分、代表的には組成式Ｃａ０・２ＳｉＯ，・ＭｇＯ
に相当するディオプサイド成分などとして加えることも
できる。Examples of whisker raw materials that can be converted into whiskers under firing conditions to generate whiskers include silicon oxide, calcium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, and other materials that can be converted into these compounds under firing conditions. For example, carbonates, bicarbonates, hydroxides, etc. can also be used. The usage rate of these items is
Any substance may be used as long as it corresponds to a predetermined whisker, but for example, in the case of producing diopside whiskers, magnesium oxide is 0.05 to 14.0 mol, preferably 0.05 to 14.0 mol, preferably 0. .5~
5 mol, more preferably 0.8-2.5 mol, silica 0
．． The amount is selected to be in the range of 0.05 to 10 mol, preferably 2 to 5 mol, more preferably 2 to 3 mol. In this case, instead of adding each separately, the composition constituting the whisker itself, for example, the diopside composition components in the above molar ratio, typically with the formula Ca0.2SiO,.MgO.
It can also be added as a diopside component equivalent to .
これらの成分は、リン酸カルシウム系化合物と同じよう
に粉末状又はか粒状で用いられる。These components are used in the form of powder or granules in the same way as the calcium phosphate compounds.
このような原料を用いて、複合型焼結体、例えばリン酸
カルシウム系結晶５〜９５重量％とディオプサイド５〜
９５重量％とから成るもの等が得られるが、焼成に際し
副生ずるマトリックスやウィスカーも所期の効果を損な
わない限り許容される。例えば上記例示の場合、副生ず
るα−リン酸三カルシウムや、他の成分、例えばディオ
プサイドウィスカーにおいては７オルステライト、ウオ
ラストナイトなどを少量含有している。Using such raw materials, a composite sintered body, for example, 5 to 95% by weight of calcium phosphate crystals and 5 to 95% of diopside, is produced.
95% by weight, etc., but matrix and whiskers produced as by-products during firing are also permissible as long as they do not impair the desired effect. For example, in the case of the above example, a small amount of by-produced α-tricalcium phosphate and other components such as 7-orsterite and wollastonite are contained in the diopside whisker.
この複合型焼結体においてマトリックスを形成するリン
酸カルシウムは結晶として存在し、ウィスカーは、この
マトリックス中に分散状態で存在する。Calcium phosphate forming a matrix in this composite sintered body exists as a crystal, and whiskers exist in a dispersed state in this matrix.
本発明の生体材料を前記混合法により製造するには、前
記析出法で用いたウィスカー原料の代りにあらかじめ生
成させたウィスカーを用い、これをリン酸カルシウム系
化合物に加え混合し、次いでこの混合物を８００〜１６
００℃の温度で焼成するのが一般的である。この生成済
みウィスカーとしては前記した各ウィスカーを用いるこ
とができ、前述のように生体親和性の点からは酸化カル
シウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、及び酸化マグ
ネシウムの中から選ばれた無機酸化物の少なくとも１種
を含有するウィスカーが好ましく、中でもディオプサイ
ドウィスカーやアノーサイトウィスカーが好ましい。な
お、生成済みウィスカーのサイズは、通常前記セラミッ
クス材料中のウィスカーサイズと同等のものである。こ
のウィスカーの使用量は、原料混合物全量に対し、通常
０．５〜９５重量％、好ましくは１〜７０重量％、より
好ましくは５〜６０重量％、さらに好ましくは５〜４０
重量％の範囲で選ばれる。In order to produce the biomaterial of the present invention by the mixing method, pre-generated whiskers are used instead of the whisker raw material used in the precipitation method, these are added to and mixed with a calcium phosphate compound, and then this mixture is mixed with 16
It is common to fire at a temperature of 00°C. The whiskers described above can be used as the generated whiskers, and as mentioned above, from the viewpoint of biocompatibility, at least one of inorganic oxides selected from calcium oxide, silicon oxide, aluminum oxide, and magnesium oxide can be used. Whiskers containing one type of whisker are preferred, and diopside whiskers and anorthite whiskers are particularly preferred. Note that the size of the generated whiskers is usually equivalent to the whisker size in the ceramic material. The amount of whiskers to be used is usually 0.5 to 95% by weight, preferably 1 to 70% by weight, more preferably 5 to 60% by weight, even more preferably 5 to 40% by weight, based on the total amount of the raw material mixture.
Selected within the range of weight %.
これらの製造法において、各原料を混合する際に原料を
均一に分散させるため分散剤を用いるのが好ましく、こ
のようにして調整された混合物を常法例えばプレス成形
法、スリップキャスティング法などにより所望の形状に
成形し、乾燥後、上記のように焼成するのが好ましい。In these manufacturing methods, it is preferable to use a dispersant in order to uniformly disperse the raw materials when mixing each raw material, and the mixture prepared in this way is processed into the desired shape by a conventional method such as a press molding method or a slip casting method. It is preferable to mold it into a shape, dry it, and then bake it as described above.
このような分散剤としては、例えばカルボン酸塩型やス
ルホン酸塩を等のアニオン界面活性剤などが挙げられる
。Examples of such dispersants include anionic surfactants such as carboxylate salts and sulfonate salts.
このようにして、リン酸カルシウム系結晶マトリックス
が生成するか、又はこのものとウィスカーが同時に生成
し１．リン酸カルシウム系結晶マトリックス中にウィス
カーが分散して含有された複合型焼結体から成り、マト
リックスやウィスカーについて所定の適正値を有する生
体材料が得られる。In this way, a calcium phosphate-based crystal matrix is formed, or this matrix and whiskers are simultaneously formed.1. A biomaterial consisting of a composite sintered body in which whiskers are dispersed and contained in a calcium phosphate-based crystal matrix, and which has predetermined appropriate values for the matrix and whiskers, can be obtained.
発明の効果
本発明の生体材料においては、リン酸カルシウム系化合
物の望ましい性質、例えばアパタイトの人工骨材として
の生体親和性などを保持したまま、マトリックスの粒径
を小さく制御することにより強度を上昇させ、ウィスカ
ーの大きさを規定すること、すなわち、その長径やアス
ペクト比やマトリックス粒径と長径との比を所定範囲と
することによりこ焼成時に起こるひずみを低減させるこ
とができ、さらにウィスカーを局在化することなく、グ
レインバンダリー（粒界）やダレイン中に存在させるこ
とができ、クラックを防止したり、あるいはその成長を
遅らせて靭性を向上させることができ、その結果として
破壊エネルギーを向上させることができる。Effects of the Invention In the biomaterial of the present invention, the strength is increased by controlling the particle size of the matrix to be small while maintaining the desirable properties of the calcium phosphate compound, such as the biocompatibility of apatite as an artificial aggregate. By regulating the size of the whiskers, that is, by setting the major axis, aspect ratio, and ratio of the matrix grain size to the major diameter within a predetermined range, it is possible to reduce the distortion that occurs during firing, and further localize the whiskers. It can be present in the grain boundaries and dalein without cracking, and can prevent cracks or slow their growth to improve toughness, and as a result, improve fracture energy. Can be done.
このように、本発明の焼結体は高強度及び高靭性を付与
しうるので、人工骨材、人工歯根、人工関節材などとし
て整形外科や歯科や口腔外科の治療用に広く適用するこ
とができる。As described above, since the sintered body of the present invention can impart high strength and high toughness, it can be widely applied to orthopedics, dentistry, and oral surgery treatments as artificial bone materials, artificial tooth roots, artificial joint materials, etc. can.
また、本発明の方法によれば、生体材料に簡単に効率よ
く高強度及び高靭性を付与しうるという顕著な効果を奏
する。Furthermore, the method of the present invention has the remarkable effect of easily and efficiently imparting high strength and toughness to biomaterials.
実施例 次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。Example Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.
焼結体の相対密度（気孔率）、曲げ強度及び靭性の測定
方法は以下のとおりである。The methods for measuring the relative density (porosity), bending strength, and toughness of the sintered body are as follows.
（１） 相対密度（気孔率）
試料の焼結密度をアルキメデス法により測定し、また焼
結体を粉砕して得た粉体（５ｍ”／ｇ）の真密度を測定
した。(1) Relative Density (Porosity) The sintered density of the sample was measured by the Archimedes method, and the true density of the powder (5 m''/g) obtained by crushing the sintered body was measured.
（２）曲げ強度
試料を３Ｘ４Ｘ４０ｍｍに切り鏡面研摩し、３点曲げ試
験、スパン距離３６＋＊＋ｘ、クロスヘツドスピード０
．５ｍｍ／ｍｉｎにより測定した（ｎ＝ｌＯ）。(2) Bending strength Sample was cut into 3 x 4 x 40 mm, mirror polished, 3 point bending test, span distance 36 + * + x, crosshead speed 0
．． Measured at 5 mm/min (n=lO).
（３）破壊靭性値（ＫＩＣ）はＡＳＴＭ規格に基づき測
定した。(3) Fracture toughness value (KIC) was measured based on ASTM standards.
なお、各表中の添加量はＨＡＰとウィスカーの合計量に
対するウィスカー原料又はウィスカーの添加量比である
。Note that the amount added in each table is the ratio of the amount of whisker raw material or whisker added to the total amount of HAP and whiskers.
実施例１−１２、比較例１，２
第１表に示す組成の水酸アパタイトとウィスカー原料を
分散剤［商品名：サン ノプコ リミテッド（ＳＡＮ
Ｎ０ＰＣＯＬｉｍ１ｔｅｄ）族ＳＮデイスパーサント５
０４５ＨＡ Ｐとウィスカーの合計量に対し１０５重量
％］どともにボールミルで１時間混合し、スラリーを定
性ろ紙によりろ過し、１２０℃で５時間乾燥し、金型（
４０Ｘ ５０＋＋＋＋＊）で５０ｇを成形圧３００＃ｇ
／ ｃがで成形した。このようにして得た成形体を第１
表に示す温度で２時間焼成して、生体材料を得た。Examples 1-12, Comparative Examples 1 and 2 Hydroxyapatite and whisker raw materials having the composition shown in Table 1 were used as a dispersant [trade name: San Nopco Limited (SAN
N0PCOLimlted) Family SN Dispersant 5
105% by weight based on the total amount of 045HA P and whiskers] Both were mixed in a ball mill for 1 hour, the slurry was filtered through qualitative filter paper, dried at 120°C for 5 hours, and molded (
40
/c was molded. The molded body obtained in this way was
The biomaterial was obtained by baking at the temperature shown in the table for 2 hours.
なお、前記水酸アパタイトはカルシウムとリンの原子比
（Ｃａ／Ｐ）が１．６７のものを用いた。また、実施例
９及びｌＯについては、ＨＡＰｉ料として混合前に１１
００°Ｃで仮焼し、ボールミルで２４時間粉砕し、粒径
を均一に揃えたものを用いた。The hydroxyapatite used had an atomic ratio of calcium to phosphorus (Ca/P) of 1.67. In addition, for Example 9 and IO, 11
The particles were calcined at 00°C and ground in a ball mill for 24 hours to make the particle size uniform.
このようにして得た生体材料は第２表に示すマトリック
ス粒径、ウィスカー長径、アスペクト比及びマトリック
ス粒径／ウィスカー長径を有する。The biomaterial thus obtained has the matrix particle size, whisker major axis, aspect ratio, and matrix particle size/whisker major axis shown in Table 2.
これらの生体材料の相対密度、曲げ強度及び靭性（Ｋ、
Ｃ）を測定した結果を第２表に示す。The relative density, flexural strength and toughness (K,
The results of measuring C) are shown in Table 2.
また、本発明の範囲外の比較例も同様に第１表及び第２
表に示した。Comparative examples outside the scope of the present invention are also shown in Tables 1 and 2.
Shown in the table.
実施例１３
第３表に示す組成の水酸アパタイト粉末（７が７ｇ）と
アルミナウィスカー（長径２μ、アスペクト比１０）を
分数剤（前記ＳＮデイスパーサント５０４５ＨＡＰとウ
ィスカーの合計量に対し０．０５重量％）とともにボー
ルミルで１時間混合し、スラリーを定性ろ紙によりろ過
し、１２０℃で５時間乾燥し、金型プレ゛ス（４０Ｘ
５０＋ｉｍ）で成形圧２００ｋｌ？／ ｃｒｍ”で成形
した。得られた成形体を１３５０°Ｃで２時間焼成して
、焼結体を得た。Example 13 Hydroxyapatite powder (7 g of 7) having the composition shown in Table 3 and alumina whiskers (major axis 2μ, aspect ratio 10) were mixed as a fractional agent (0.05% based on the total amount of the SN Dispersant 5045HAP and whiskers). The slurry was mixed in a ball mill for 1 hour with 40X
50+im) and molding pressure 200kl? / crm". The obtained molded body was fired at 1350°C for 2 hours to obtain a sintered body.
このようにして得た焼結体の曲げ強度及びに、Ｃを測定
した結果を第３表に示す。Table 3 shows the results of measuring the bending strength and C of the sintered bodies thus obtained.
実施例１４
カルシウムとリンの原子比（Ｃａ／Ｐ）を変えた水酸ア
パタイトとウィスカー原料を分散剤（前記ＳＮデイスパ
ーサント５０４５ＨＡＰとウィスカーの合計量に対し０
．０５重量％）とともにボールミルで１時間混合し、ス
ラリーを定性ろ紙によりろ過し、１２０℃で５時間乾燥
し、金を（４０Ｘ５０ＩＩ＋ｍ） テ５０９ ヲＩＲ形
圧３００ｂｇ／ ｃｒｐｒ”で成形しｔ；。Example 14 Hydroxyapatite and whisker raw materials with different atomic ratios of calcium and phosphorus (Ca/P) were used as a dispersant (0% based on the total amount of the SN Dispersant 5045HAP and whiskers).
．． The slurry was filtered through qualitative filter paper, dried at 120°C for 5 hours, and molded into gold (40 x 50 II + m) at a pressure of 300 bg/crpr.
このようにして得た成形体を第４表に示す温度で２時間
焼成して、生体材料を得た。The molded bodies thus obtained were fired for 2 hours at the temperatures shown in Table 4 to obtain biomaterials.
これらの生体材料のマトリックス粒径、ウィスカー長径
、アスペクト比、マトリックス粒径／ウィスカー長径、
相対密度、曲げ強度及び靭性（ＫＩＧ）を測定した結果
を第５表に示す。Matrix particle size, whisker length, aspect ratio, matrix particle size/whisker length,
The results of measuring relative density, bending strength and toughness (KIG) are shown in Table 5.
Ｃａ／Ｐ比が１．６５以上の水酸アパタイトを用いた生
体材料Ｎｏ、 ａ 、 Ｎｏ、 ｂは、Ｎｏ、ｃの生体
材料に比ベライス力−の析出塵が良くより好ましい曲げ
強度、高靭性を有していた。Biomaterials No., a, No., and b using hydroxyapatite with a Ca/P ratio of 1.65 or more have better bending strength and high toughness than biomaterials No. and c, with better Verice force and less precipitated dust. It had
実施例１５
ＢＥＴ値８ｈ”／９のＨＡＰと長径３ ｐ ｍｓアスペ
クト比１５のＳｉＣウィスカー２０重量％を分散剤（前
記ＳＮデイスパーサント５０４５ＨＡＰとウィスカーの
合計量に対し０．０５重量％）とともにボールミルで１
時間混合し、実施例１と同様に成形した。Example 15 HAP with a BET value of 8 h''/9 and 20% by weight of SiC whiskers with a major axis of 3 p ms and an aspect ratio of 15 were ball milled together with a dispersant (0.05% by weight based on the total amount of the SN Dispersant 5045 HAP and whiskers). de1
The mixture was mixed for a period of time and molded in the same manner as in Example 1.
この成形体を１２００°Ｃで２時間焼成して、生体材料
を得た。This molded body was fired at 1200°C for 2 hours to obtain a biomaterial.
得られた生体材料は、マトリックス粒径−３μｍ１ウイ
ス力−長径絢３μｍ１アスペクト比−１５、マトリック
ス粒径／ウィスカー長径−１０、相対密度−９９，０で
あった。The obtained biomaterial had a matrix particle size of -3 μm, a whisker force of 3 μm, an aspect ratio of -15, a matrix particle size/whisker long axis of -10, and a relative density of -99.0.
この生体材料は、ＨＡＰのみの焼結体に比し、曲げ強度
では１５％向上していた。しかしながら、動物骨に埋入
した場合の新生骨の生成では実施例１−１２の生体材料
よりもやや劣っていた。This biomaterial had a 15% improvement in bending strength compared to a sintered body containing only HAP. However, the biomaterial of Example 1-12 was slightly inferior to the biomaterial of Example 1-12 in terms of new bone formation when implanted in animal bone.
Claims (1)
質ウィスカーを分散体とした複合型焼結体から成り、か
つマトリックスの結晶粒径が０．０５〜３０μｍ、マト
リックスの粒径とウィスカーの長径との比が１０〜０．
１、ウィスカーの長径が０．０５〜２０００μｍ及びウ
ィスカーのアスペクト比が１．２〜１００の範囲にある
生体材料。 ２ リン酸カルシウム系結晶がアパタイト系のものであ
る請求項１記載の生体材料。 ３ リン酸カルシウム系結晶が、カルシウム対リンの原
子比（Ｃａ／Ｐ）１．６５ないし１．７５の水酸アパタ
イトである請求項１又は２記載の生体材料。 ４ リン酸カルシウム系化合物と無機質ウィスカー生成
成分を混合し、８００〜１６００℃で焼成することによ
りウィスカーを析出させることを特徴とする請求項１記
載の生体材料の製造方法。 ５ リン酸カルシウム系化合物と、長径０．０５〜２０
００μｍ、かつアスペクト比１．２〜１００の無機質ウ
ィスカーとを混合し、８００〜１６００℃で焼成するこ
とを特徴とする請求項１記載の生体材料の製造方法。[Scope of Claims] 1. Consisting of a composite sintered body with calcium phosphate crystal as a matrix and inorganic whiskers as a dispersion, the crystal grain size of the matrix is 0.05 to 30 μm, and the grain size of the matrix and the long axis of the whiskers are the same. The ratio is 10 to 0.
1. A biomaterial in which the long axis of the whiskers is in the range of 0.05 to 2000 μm and the aspect ratio of the whiskers is in the range of 1.2 to 100. 2. The biomaterial according to claim 1, wherein the calcium phosphate crystal is an apatite crystal. 3. The biomaterial according to claim 1 or 2, wherein the calcium phosphate crystal is hydroxyapatite with an atomic ratio of calcium to phosphorus (Ca/P) of 1.65 to 1.75. 4. The method for producing a biomaterial according to claim 1, characterized in that the calcium phosphate compound and the inorganic whisker-forming component are mixed and fired at 800 to 1600°C to precipitate whiskers. 5 Calcium phosphate compound and major axis 0.05 to 20
2. The method for producing a biomaterial according to claim 1, further comprising mixing with an inorganic whisker having a diameter of 0.00 μm and an aspect ratio of 1.2 to 100 and firing the mixture at 800 to 1600°C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1277232A JPH02212350A (en) | 1988-10-26 | 1989-10-26 | Biomaterial and production thereof |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26810288 | 1988-10-26 | ||
| JP63-268102 | 1988-10-26 | ||
| JP1277232A JPH02212350A (en) | 1988-10-26 | 1989-10-26 | Biomaterial and production thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02212350A true JPH02212350A (en) | 1990-08-23 |
Family
ID=26548169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1277232A Pending JPH02212350A (en) | 1988-10-26 | 1989-10-26 | Biomaterial and production thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02212350A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6666871B2 (en) | 2002-01-23 | 2003-12-23 | Canon-Staar Co. Inc. | Insertion device for deformable intraocular lens |
| US6858033B2 (en) | 2002-05-08 | 2005-02-22 | Canon-Staar Co., Inc. | Insertion system for intraocular lens |
| US7014641B2 (en) | 2002-05-08 | 2006-03-21 | Canon-Staar Co., Inc. | Insertion device for intraocular lens |
-
1989
- 1989-10-26 JP JP1277232A patent/JPH02212350A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6666871B2 (en) | 2002-01-23 | 2003-12-23 | Canon-Staar Co. Inc. | Insertion device for deformable intraocular lens |
| US6858033B2 (en) | 2002-05-08 | 2005-02-22 | Canon-Staar Co., Inc. | Insertion system for intraocular lens |
| US7014641B2 (en) | 2002-05-08 | 2006-03-21 | Canon-Staar Co., Inc. | Insertion device for intraocular lens |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0353476B1 (en) | Biomedical material and method for making the same | |
| Suchanek et al. | Hydroxyapatite/hydroxyapatite‐whisker composites without sintering additives: Mechanical properties and microstructural evolution | |
| DE69024647T2 (en) | COMPOSITE-CERAMIC MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCTION | |
| Tancred et al. | A quantitative study of the sintering and mechanical properties of hydroxyapatite/phosphate glass composites | |
| JPS63270061A (en) | Surface modification of inorganic bio-compatible material | |
| US5082808A (en) | Ceramic material and method for making | |
| JPH08117248A (en) | Orthodontics bracket and its manufacture | |
| JPH02212350A (en) | Biomaterial and production thereof | |
| EP0411208A1 (en) | Ceramic material and method for making the same | |
| Jusoh et al. | Influence of different CaF2 contents and heat treatment temperatures on apatite-mullite glass ceramics derived from waste materials | |
| US4576922A (en) | High expansion dental crown core ceramic composition | |
| JPH0369551A (en) | Ceramic material and production thereof | |
| JPH0555150B2 (en) | ||
| JPH02124775A (en) | Whisker reinforced sintered body and production thereof | |
| JPH02124776A (en) | Whisker reinforced sintered body and production thereof | |
| JPH03109077A (en) | Biomaterial | |
| JP2898331B2 (en) | Bioactive implant material | |
| JPH034506B2 (en) | ||
| JPH01115360A (en) | Inorganic living body material and preparation thereof | |
| Nonami | Study on diopside whiskers precipitation type hydroxyapatite | |
| KR100446701B1 (en) | Bioceramic composition | |
| JPH02184576A (en) | Production of whisker mixed crystal type calcined compact | |
| JPH0191865A (en) | Inorganic biomaterial and its manufacture | |
| JPH07291723A (en) | Alpha-tricalcium phosphate ceramics and production thereof | |
| JPH05161707A (en) | In vivo implant material |