JP2623315B2 - リン酸カルシウム被覆セラミックス及びその製造方法 - Google Patents
リン酸カルシウム被覆セラミックス及びその製造方法Info
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- Materials For Medical Uses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は，生体親和性を有するセラミックス，特に人
工骨，人工歯根等の医用セラミックス及びその製造方法
に関する。
工骨，人工歯根等の医用セラミックス及びその製造方法
に関する。
［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ アルミナ焼結体，ジルコニア焼結体などのセラミック
スは，機械的強度特性に優れているうえに，生体に対し
て毒性がないので，人工歯根や人工骨などの生体用セラ
ミックスとして利用がすすみつつある。しかし，これら
の材料は生体組織に対して不活性であるために，新生骨
との結合能がなく，維持安定性を欠いている。
スは，機械的強度特性に優れているうえに，生体に対し
て毒性がないので，人工歯根や人工骨などの生体用セラ
ミックスとして利用がすすみつつある。しかし，これら
の材料は生体組織に対して不活性であるために，新生骨
との結合能がなく，維持安定性を欠いている。
一方，水酸アパタイトやリン酸三カルシウムなどのリ
ン酸カルシウム化合物は，骨，歯などの生体無機質の主
成分であるので，生体に対する無毒性，骨との結合性，
新生骨への置換性など優れた生体適合性を有する。しか
し，リン酸カルシウム化合物からは高強度焼結体は得ら
れておらず，実用に耐えられない。このためアルミナ焼
結体，ジルコニア焼結体などの高強度セラミックスを基
材とし，その表面にリン酸カルシウムをコーティングし
た複合材が求められている。
ン酸カルシウム化合物は，骨，歯などの生体無機質の主
成分であるので，生体に対する無毒性，骨との結合性，
新生骨への置換性など優れた生体適合性を有する。しか
し，リン酸カルシウム化合物からは高強度焼結体は得ら
れておらず，実用に耐えられない。このためアルミナ焼
結体，ジルコニア焼結体などの高強度セラミックスを基
材とし，その表面にリン酸カルシウムをコーティングし
た複合材が求められている。
高強度セラミックス基材にリン酸カルシウムをコーテ
ィングする方法としては，溶射法及びスパッタリング法
がある。溶射法はコーティング材粉末を高温の火炎中に
入れ高速で基材に吹付ける方法である。しかし，β−リ
ン酸三カルシウムを溶射すると高温型のα相への転移を
起こし，水酸アパタイトを溶射すると分解して別の結晶
相を生じ，所望のリン酸カルシウム化合物をコーティン
グすることができない。スパッタリング法は，高真空下
で行なう必要があるので生産性が低くコスト高を招く。
ィングする方法としては，溶射法及びスパッタリング法
がある。溶射法はコーティング材粉末を高温の火炎中に
入れ高速で基材に吹付ける方法である。しかし，β−リ
ン酸三カルシウムを溶射すると高温型のα相への転移を
起こし，水酸アパタイトを溶射すると分解して別の結晶
相を生じ，所望のリン酸カルシウム化合物をコーティン
グすることができない。スパッタリング法は，高真空下
で行なう必要があるので生産性が低くコスト高を招く。
また，特開昭53−118411号公報には次のような陶材及
びその製法が開示されている。
びその製法が開示されている。
「Al2O3,SiO2,MgO,TiO2,Fe2O3,K2O,Na2O,CaO,B2O3,ZnO
及びZrO2からなる群より選ばれる少くとも１種を含んで
構成されたセラミックスの表面にアパタイトをコーティ
ングしてなる陶材。
及びZrO2からなる群より選ばれる少くとも１種を含んで
構成されたセラミックスの表面にアパタイトをコーティ
ングしてなる陶材。
Al2O3,SiO2,MgO,TiO2,Fe2O3,K2O,Na2O,CaO,B2O3,ZnO
及びZrO2からなる群より選ばれる少くとも１種を含んで
構成されたセラミックスの表面にアパタイトの粉末を付
与し，次いでこれを焼成することを特徴とするアパタイ
トコーティング陶材の製造。」 しかし，この陶材のアパタイトは指でこすると容易に
前記セラミックスの表面からはがれてしまう。
及びZrO2からなる群より選ばれる少くとも１種を含んで
構成されたセラミックスの表面にアパタイトの粉末を付
与し，次いでこれを焼成することを特徴とするアパタイ
トコーティング陶材の製造。」 しかし，この陶材のアパタイトは指でこすると容易に
前記セラミックスの表面からはがれてしまう。
本発明はこれら従来の技術の問題点を解決したリン酸
カルシウム被覆セラミックス及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。
カルシウム被覆セラミックス及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明によれば，次のリン酸カルシウム被覆セラミッ
クス及びその製造方法により上記目的を達成できる。
クス及びその製造方法により上記目的を達成できる。
高強度セラミックス基体と，リン酸カルシウム系化合
物から成る焼成被覆層との界面に，リン酸マグネシウム
から成る焼成接合層を有することを特徴とするリン酸カ
ルシウム被覆セラミックス。
物から成る焼成被覆層との界面に，リン酸マグネシウム
から成る焼成接合層を有することを特徴とするリン酸カ
ルシウム被覆セラミックス。
セラミックス焼結基体の表面に，リン酸マグネシウム
スラリー接合層を設け，該スラリー接合層の表面にリン
酸カルシウム系化合物スラリー被覆層を設け,1000〜135
0℃で焼成することを特徴とするリン酸カルシウム被覆
セラミックス製造方法。
スラリー接合層を設け，該スラリー接合層の表面にリン
酸カルシウム系化合物スラリー被覆層を設け,1000〜135
0℃で焼成することを特徴とするリン酸カルシウム被覆
セラミックス製造方法。
好ましくは，焼成接合層は,8重量％以下（より好まし
くは１〜８重量％）の酸化チタン及び残部リン酸マグネ
シウムから成る。
くは１〜８重量％）の酸化チタン及び残部リン酸マグネ
シウムから成る。
［好適な実施態様及び作用］ 本発明のリン酸カルシウム被覆セラミックスにおける
前記焼成接合層は，前記基体と前記焼成被覆層との界面
に存在し，前記基体と前記焼成被覆層とを強力に接合す
る。例えば金属針で引っかいても剥離しない程度の接合
力を有する。
前記焼成接合層は，前記基体と前記焼成被覆層との界面
に存在し，前記基体と前記焼成被覆層とを強力に接合す
る。例えば金属針で引っかいても剥離しない程度の接合
力を有する。
前記焼成接合層の厚さは，前記焼成被覆層を前記基体
に強力に接合できる範囲とし,10μｍ以上（好ましくは5
0〜200μｍ）にできる。例えば前記焼成被覆層の厚さが
100〜300μｍの場合，前記焼成接合層の厚さを50〜200
μｍにできる。
に強力に接合できる範囲とし,10μｍ以上（好ましくは5
0〜200μｍ）にできる。例えば前記焼成被覆層の厚さが
100〜300μｍの場合，前記焼成接合層の厚さを50〜200
μｍにできる。
前記焼成接合層は，リン酸マグネシウムの他に酸化チ
タン，酸化ジルコニウム等も含有でき，リン酸マグネシ
ウムを90重量％以上含有していれば良い。前記焼成接合
層が１〜８重量％の酸化チタンを含有する場合，前記焼
成接合層は前記基体と前記焼成被覆層とをより強力に接
合することができる。酸化チタンが１重量％未満の場合
には前記焼成接合層の接合力に十分な変化がみられない
ことが多く，酸化チタンが10重量％を越える場合にはリ
ン酸マグネシウムの接着効果が低下し前記焼成接合層の
接合力は低下する。
タン，酸化ジルコニウム等も含有でき，リン酸マグネシ
ウムを90重量％以上含有していれば良い。前記焼成接合
層が１〜８重量％の酸化チタンを含有する場合，前記焼
成接合層は前記基体と前記焼成被覆層とをより強力に接
合することができる。酸化チタンが１重量％未満の場合
には前記焼成接合層の接合力に十分な変化がみられない
ことが多く，酸化チタンが10重量％を越える場合にはリ
ン酸マグネシウムの接着効果が低下し前記焼成接合層の
接合力は低下する。
前記焼成被覆層の厚さは，本発明のセラミックスの用
途に応じて適宜定めることができる。
途に応じて適宜定めることができる。
前記焼成被覆層のリン酸カルシウム系化合物として
は，生体に対し毒性がなく，骨との結合性及び新生骨へ
の置換性等が優れたものを用いることができ，例えばア
パタイト（特に水酸アパタイト），β−リン酸三カルシ
ウム又はこれらの混合物の焼結体を挙げることができ
る。なお，水酸アパタイトは一般式Ca10（PO4）６（O
H）２で表わされる。
は，生体に対し毒性がなく，骨との結合性及び新生骨へ
の置換性等が優れたものを用いることができ，例えばア
パタイト（特に水酸アパタイト），β−リン酸三カルシ
ウム又はこれらの混合物の焼結体を挙げることができ
る。なお，水酸アパタイトは一般式Ca10（PO4）６（O
H）２で表わされる。
高強度セラミックス基体としては，十分な機械的強
度，例えば人工歯根，人工骨等に用いることのできる程
度の強度を有するもの，例えば，部分安定化ジルコニ
ア，アルミナ，炭化珪素，窒化珪素又はこれらの複合材
を挙げることができる。
度，例えば人工歯根，人工骨等に用いることのできる程
度の強度を有するもの，例えば，部分安定化ジルコニ
ア，アルミナ，炭化珪素，窒化珪素又はこれらの複合材
を挙げることができる。
本発明のリン酸カルシウム被覆セラミックス製造方法
において用いられるセラミックス焼結基体の強度は，焼
成後に十分な機械的強度が得られる程の強度で足りる。
において用いられるセラミックス焼結基体の強度は，焼
成後に十分な機械的強度が得られる程の強度で足りる。
該基体の表面にリン酸マグネシウムスラリー接合層を
設ける手段としては，例えばスプレー法，ディッピング
法等の公知の方法を挙げることができる。該スラリー接
合層のリン酸マグネシウムの粒径は，例えば１〜30μｍ
にできる。該スラリー接合層にはカルボキシメチルセル
ロース等のバインダを含有させることができる。焼成後
の接合力をより強力にするため，スラリー接合層には１
〜８重量％の酸化チタン粉末を含有させることができ
る。酸化チタン粉末の径は0.1〜10μｍ（好ましくは５
μｍ以下）にできる。該スラリー接合層は，好ましくは
無機固形分換算で30〜70wt％で設ける。
設ける手段としては，例えばスプレー法，ディッピング
法等の公知の方法を挙げることができる。該スラリー接
合層のリン酸マグネシウムの粒径は，例えば１〜30μｍ
にできる。該スラリー接合層にはカルボキシメチルセル
ロース等のバインダを含有させることができる。焼成後
の接合力をより強力にするため，スラリー接合層には１
〜８重量％の酸化チタン粉末を含有させることができ
る。酸化チタン粉末の径は0.1〜10μｍ（好ましくは５
μｍ以下）にできる。該スラリー接合層は，好ましくは
無機固形分換算で30〜70wt％で設ける。
該リン酸マグネシウムスラリー接合層の表面にリン酸
カルシウム系化合物スラリー被覆層を設ける手段として
は，例えばスプレー法，ディッピング法等の公知の方法
を挙げることができる。該スラリー被覆層のリン酸カル
シウム系化合物の粒径は，例えば0.1〜100μｍにでき
る。該スラリー被覆層にはバインダを含有させることが
できる。該スラリー被覆層の厚さは，焼成後に所望の厚
みになる厚さで設ける。
カルシウム系化合物スラリー被覆層を設ける手段として
は，例えばスプレー法，ディッピング法等の公知の方法
を挙げることができる。該スラリー被覆層のリン酸カル
シウム系化合物の粒径は，例えば0.1〜100μｍにでき
る。該スラリー被覆層にはバインダを含有させることが
できる。該スラリー被覆層の厚さは，焼成後に所望の厚
みになる厚さで設ける。
本発明の製造方法における焼成は,1000〜1350℃で行
なう。焼成温度が1000℃未満の場合にはリン酸マグネシ
ウムの接着効果が十分でなく，被覆層が剥離しやすい。
1350℃を越える場合には被覆層のリン酸カルシウム系化
合物（例えばHAP）が分解を起こしてしまう。
なう。焼成温度が1000℃未満の場合にはリン酸マグネシ
ウムの接着効果が十分でなく，被覆層が剥離しやすい。
1350℃を越える場合には被覆層のリン酸カルシウム系化
合物（例えばHAP）が分解を起こしてしまう。
［実施例］ 実施例１ 第１リン酸マグネシウム粉末（林純薬工業製,800℃仮
焼粉末）と水を重量比70:30でボールミルにて10hr混合
し，少量のカルボキシメチルセルロースを添加して適度
の粘性を示す水性スラリーを調整した。この水性スラリ
ーを高純度アルミナ焼結基体（Al2O398％以上，対理論
値相対密度99％）の表面にスプレー法により平均200μ
ｍの厚さで吹付けてスラリー接合層を設けた。乾燥後該
スラリー接合層の表面に，平均粒径１〜10μｍのβ−リ
ン酸三カルシウムの水性スラリーをスプレー法により平
均200μｍの厚さで吹付けてスラリー被覆層を設け,1100
℃×１時間で焼成し本発明のリン酸カルシウム被覆セラ
ミックスを得た。
焼粉末）と水を重量比70:30でボールミルにて10hr混合
し，少量のカルボキシメチルセルロースを添加して適度
の粘性を示す水性スラリーを調整した。この水性スラリ
ーを高純度アルミナ焼結基体（Al2O398％以上，対理論
値相対密度99％）の表面にスプレー法により平均200μ
ｍの厚さで吹付けてスラリー接合層を設けた。乾燥後該
スラリー接合層の表面に，平均粒径１〜10μｍのβ−リ
ン酸三カルシウムの水性スラリーをスプレー法により平
均200μｍの厚さで吹付けてスラリー被覆層を設け,1100
℃×１時間で焼成し本発明のリン酸カルシウム被覆セラ
ミックスを得た。
この被覆セラミックス表面の被覆層は,X線回折で調べ
た結果，β−リン酸三カルシウムであることが確認され
た。焼成後の焼成接合層及び焼成被覆層の平均厚さは，
夫々100μｍ及び180μｍであった。
た結果，β−リン酸三カルシウムであることが確認され
た。焼成後の焼成接合層及び焼成被覆層の平均厚さは，
夫々100μｍ及び180μｍであった。
実施例２ 前記実施例１において，β−リン酸三カルシウムのか
わりに水酸アパタイトを用い,1300℃で焼成した以外は
前記実施例１と同様の製造方法により本発明のリン酸カ
ルシウム被覆セラミックスを得た。
わりに水酸アパタイトを用い,1300℃で焼成した以外は
前記実施例１と同様の製造方法により本発明のリン酸カ
ルシウム被覆セラミックスを得た。
該被覆セラミックス表面の被覆層は,X線回折で調べた
結果，水酸アパタイトであることが確認された。
結果，水酸アパタイトであることが確認された。
実施例３ 前記実施例１において，高純度アルミナ焼結基体のか
わりにイットリア部分安定化ジルコニアの焼結基体（Y2
O33モル，相対密度99％，抗折力100kg f/mm2）を用いた
以外は前記実施例１と同様の製造方法により本発明のリ
ン酸カルシウム被覆セラミックスを得た。
わりにイットリア部分安定化ジルコニアの焼結基体（Y2
O33モル，相対密度99％，抗折力100kg f/mm2）を用いた
以外は前記実施例１と同様の製造方法により本発明のリ
ン酸カルシウム被覆セラミックスを得た。
該被覆セラミックス表面の被覆層は,X線回折で調べた
結果，β−リン酸三カルシウムであることが確認され
た。
結果，β−リン酸三カルシウムであることが確認され
た。
実施例４ 前記実施例１において，β−リン酸三カルシウムのか
わりに水酸アパタイトを用い，高純度アルミナ焼結基体
のかわりに実施例３と同じイットリア部分安定化ジルコ
ニアを用い,1300℃で焼成した以外は前記実施例１と同
様の製造方法により本発明のリン酸カルシウム被覆セラ
ミックスを得た。
わりに水酸アパタイトを用い，高純度アルミナ焼結基体
のかわりに実施例３と同じイットリア部分安定化ジルコ
ニアを用い,1300℃で焼成した以外は前記実施例１と同
様の製造方法により本発明のリン酸カルシウム被覆セラ
ミックスを得た。
該被覆セラミックス表面の被覆層は,X線回折で調べた
結果，水酸アパタイトであることが確認された。
結果，水酸アパタイトであることが確認された。
実施例５ セラミックス焼結基体として炭化珪素又は窒化珪素の
焼結体を用いて本発明の製造方法により製造した場合
も，本発明のリン酸カルシウム被覆セラミックスを製造
できた。
焼結体を用いて本発明の製造方法により製造した場合
も，本発明のリン酸カルシウム被覆セラミックスを製造
できた。
実施例６ リン酸カルシウム系化合物スラリー被覆層としてβ−
リン酸三カルシウムと水酸アパタイトの混合物又は複合
物を用いて本発明の製造方法により製造した場合も，そ
れらが相転移したり別の結晶相を生じることなく本発明
のリン酸カルシウム被覆セラミックスを製造できた。
リン酸三カルシウムと水酸アパタイトの混合物又は複合
物を用いて本発明の製造方法により製造した場合も，そ
れらが相転移したり別の結晶相を生じることなく本発明
のリン酸カルシウム被覆セラミックスを製造できた。
実施例１〜６で得られた本発明のリン酸カルシウム被
覆セラミックスの焼成被覆層を金属針で引っかいても焼
成被覆層は剥離しなかった。
覆セラミックスの焼成被覆層を金属針で引っかいても焼
成被覆層は剥離しなかった。
［発明の効果］ 本発明のリン酸カルシウム被覆セラミックスは，リン
酸マグネシウムから成る焼成接合層により，リン酸カル
シウム系化合物から成る焼成被覆層が高強度セラミック
ス基体に強力に接合されており，例えば人工骨，人工歯
根等の生体親和性を必要とする医用セラミックスとして
良好に使用できる。
酸マグネシウムから成る焼成接合層により，リン酸カル
シウム系化合物から成る焼成被覆層が高強度セラミック
ス基体に強力に接合されており，例えば人工骨，人工歯
根等の生体親和性を必要とする医用セラミックスとして
良好に使用できる。
本発明のリン酸カルシウム被覆セラミックス製造方法
は，所望のリン酸カルシウム系化合物から成る焼成被覆
層を有するものを高生産性・低コストで製造できる。
は，所望のリン酸カルシウム系化合物から成る焼成被覆
層を有するものを高生産性・低コストで製造できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松尾 康史 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊陶業株式会社内 (72)発明者 近藤 和夫 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊陶業株式会社内 (72)発明者 服部 昌晃 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊陶業株式会社内 審査官 板橋 一隆
Claims (2)
- 【請求項１】高強度セラミックス基体と，リン酸カルシ
ウム系化合物から成る焼成被覆層との界面に，リン酸マ
グネシウムから成る焼成接合層を有することを特徴とす
るリン酸カルシウム被覆セラミックス。 - 【請求項２】セラミックス焼結基体の表面に，リン酸マ
グネシウムスラリー接合層を設け，該スラリー接合層の
表面にリン酸カルシウム系化合物スラリー被覆層を設
け,1000〜1350℃で焼成することを特徴とするリン酸カ
ルシウム被覆セラミックス製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63261590A JP2623315B2 (ja) | 1988-10-19 | 1988-10-19 | リン酸カルシウム被覆セラミックス及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63261590A JP2623315B2 (ja) | 1988-10-19 | 1988-10-19 | リン酸カルシウム被覆セラミックス及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02153886A JPH02153886A (ja) | 1990-06-13 |
| JP2623315B2 true JP2623315B2 (ja) | 1997-06-25 |
Family
ID=17364033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63261590A Expired - Lifetime JP2623315B2 (ja) | 1988-10-19 | 1988-10-19 | リン酸カルシウム被覆セラミックス及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2623315B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0660069B2 (ja) * | 1990-10-03 | 1994-08-10 | 工業技術院長 | アパタイトコーテイング複合材料及びその製造法 |
| US6350462B1 (en) | 1990-12-26 | 2002-02-26 | Olympus Optical Co., Ltd. | Hollow porous ceramic carrier for embedding in patient for sustained medicament release and method of preparation thereof |
-
1988
- 1988-10-19 JP JP63261590A patent/JP2623315B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02153886A (ja) | 1990-06-13 |
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