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JP3450920B2 - 生体補綴部材の製造方法 - Google Patents

生体補綴部材の製造方法

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JP3450920B2
JP3450920B2 JP32320294A JP32320294A JP3450920B2 JP 3450920 B2 JP3450920 B2 JP 3450920B2 JP 32320294 A JP32320294 A JP 32320294A JP 32320294 A JP32320294 A JP 32320294A JP 3450920 B2 JP3450920 B2 JP 3450920B2
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holes
porous body
ceramic
porous
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俊彦 下唐湊
明 照井
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Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、疾病、災害などにより
骨機能や手足の関節、あるいは老齢、疾病などによって
失われた歯牙を再建するために用いられる人工歯根を構
成する生体補綴部材の製造方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】多孔質体を具備した上記人工補綴部材と
して、金属製のもの或いはセラミック製のものが提案さ
れている。 【０００３】金属製のものとしては、例えば金属製ビー
ズを表面に焼結固着させた金属製人工補綴部材、鋳造に
より表面に多孔質体を形成せしめたもの、あるいはメッ
シュ状のシートを多数積層したものなどがあった。 【０００４】これに対してセラミック製のものとして
は、有機樹脂粉末や有機樹脂繊維などの有機質材料を原
料調製時にセラミック原料に分散させ、焼成により鋳型
内部に３次元編目状有機質材料を配合し、成形後、乾燥
焼成により有機質部分を酸化消滅させ多孔体を得る方法
などが提案されている。 【０００５】 【従来技術の課題】しかしながら、上記従来技術には以
下のような問題点があった。すなわち、メッシュ状のシ
ートを多数積層したもの以外、上記の従来技術はいずれ
も孔形状を正確にコントロールできるものでなく、製品
ごとに孔形状が違ってしまったり、或いは骨が増生進入
してくるのを最適に誘導できるものではなかった。 【０００６】これに対して上記メッシュシート多層体の
ものは骨が増生進入してくるのを最適に誘導できるよう
孔形状を正確にコントロールできるものであったが、金
属で構成されるため、セラミック材との一体化に難があ
り、それによりセラミックの基体から脱落したり、脱落
せずとも基体との間の緩みによるマイクロムーブメント
が生体に悪影響を与えたり、或いは摺動面の摩耗特性に
影響を与える恐れがあるなどの問題点があった。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、生体補綴部材を構成する多孔体を生体為害性
のないセラミック製とし、且つある一定の深さごとに変
位しつつ連通する多数の孔を形成する。 【０００８】そして、このような多孔体を得る方法とし
て、セラミックパッケージの積層技術を応用する。すな
わち、上記セラミック材料のグリーンシートに多数の孔
を穿設し、該グリーンシートを任意に積層して孔を連通
せしめ、これを焼成するといった方法を提供するもので
ある。 【０００９】 【作用】多数の孔またはスリットが穿設されている未焼
成のセラミック製薄板を、薄板に穿設した孔の位置を略
一定の深さごとに変位させながら積層し一体焼結するこ
とにより、細孔が三次元的に連通し、且つ細孔の連通状
態が適宜コントロールされた多孔質体が得られる、この
多孔質体はそのまま生体補綴部材となり、あるいはこれ
を生体補綴部材をなす基体の表面に一体焼結もしくは接
着により結合し生体補綴部材表面とすることができる。
そして、この生体補綴部材を骨内に埋入することで三次
元的構造をなす空隙部に新生骨が増生進入し、骨組織は
その立体構造により生体内の生体補綴部材を強固に保持
することが可能となる。 【００１０】また、基体である緻密質部をジルコニアま
たはアルミナより構成し、多孔質部をリン酸カルシウム
系セラミックにすることにより多孔質部への骨の増生を
更に促進させることができ、骨との早期固定を可能にす
る。 【００１１】なお、前記一定の深さとしては１００〜１
０００μm であることが望ましく、これはこの範囲が最
も細孔内への新生骨の増生を促進させやすいことによ
る。上記一定深さがが１０００μm より大きくなるとに
なると積層した時の細孔の有効径が大きくなりすぎ、細
孔内への新生骨の増生が阻害され、他方１００μm より
小さくても細孔の有効径が小さくなりすぎ同様の問題が
発現する恐れがある。また上記一定深さが１００μm 以
下では多孔体部の強度が弱くなることがあり大きな荷重
下を受ける部位への適用には向いていない。 【００１２】 【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。 （実施例１）平均粒径０．４μm のアルミナ粉末１００
重量％に対して、分散剤０．３重量％、有機バインダー
８重量％、消泡剤０．２重量％を添加し、水２５％を加
えてスリップの調製を行い、このスリップを用いてドク
ターブレード法により厚さ０．３ｍｍのテープを作製し
た。このテープを所望の大きさにカットし、パンチング
によりテープに穿孔を行った。孔のパターンは２種類
で、１種は直径１．０ｍｍの丸孔を１．５ｍｍピッチで
開けたものある。もう１種は直径２．０ｍｍの丸孔を３
ｍｍピッチで開けたものある。この２種のテープＴを孔
Ｈが連通するように交互に８層まで図１に示すように積
層して多孔質体とした。次に、この多孔質体をテープと
同材質のラバープレス成形体より切り出した板材に接着
し、乾燥の後、酸化雰囲気中で１５５０℃焼成を行い、
図２に示すような表面層が多孔質部１で母材が緻密質部
からなる２層構造体である本発明の生体補綴部材Ｐを得
た。 【００１３】図３は、上記方法にて作製した多孔質体Ｎ
を人工膝関節大腿骨側コンポーネントＦを示す。 【００１４】また図４は、骨埋入部分に上記方法にて作
製した多孔質体Ｎを接合した歯科用セラミックインプラ
ントＤを示す。 【００１５】（実施例２）平均粒径０．６μm のジルコ
ニア粉末１００重量％に対して、分散剤０．５重量％、
有機バインダー１０重量％、消泡剤０．５重量％を添加
し、水２５％を加えてスリップの調製を行い、このスリ
ップを用いてドクターブレード法により厚さ０．５ｍｍ
のテープを作製した。このテープを所望の大きさにカッ
トし、０．５ｍｍのスリットが１ｍｍピッチで入るよう
に金型による打ち抜きを行った。このテープをスリット
Ｓが交互に直交するように８層まで積層して多孔質体を
得た。次に、この多孔質体をテープと同材質のジルコニ
アラバープレス成形体より切り出した板材に接着し、酸
化雰囲気中で１４５０℃焼成を行い、多孔質部１と緻密
質部からなる生体補綴部材を得た。図５乃至図７に、こ
の生体補綴部材の多孔質部１の構造を示す。 【００１６】（実施例３）平均粒径１μm のアパタイト
粉末１００重量％に対して、分散剤１．０重量％、有機
バインダー５重量％、消泡剤０．５重量％を添加し、水
２０％を加えてスリップの調製を行い、このスリップを
用いてドクターブレード法により厚さ０．５ｍｍのテー
プを作製した。このテープを実施例１と同様にパンチン
グを行い、孔が連通するように２０層まで積層して多孔
質体を得た。この多孔質体を酸化雰囲気中で１３００℃
で焼成しアパタイトの生体補綴部材を得た。 【００１７】（実施例４）平均粒径０．６μm のジルコ
ニア粉末１００重量％に対して、分散剤０．８重量％、
有機バインダー５重量％、消泡剤０．５重量％を添加
し、水３０％を加えてスリップの調製を行い、このスリ
ップを鋳込み成形法により４０×５０×０．６ｍｍの薄
板を作製した。この薄板に１種は直径０．５ｍｍの丸孔
を１．０ｍｍピッチで開けたものある。もう１種は直径
０．５ｍｍの丸孔を１．０ｍｍピッチで開けたものあ
る。この２種の薄板を孔が連通するように交互に８層ま
で積層して多孔質体を得た。この多孔質体を上記スリッ
プで作製した鋳込み成形体に接着し、乾燥の後、酸化雰
囲気中で１４５０℃焼成を行った。 【００１８】（実施例５）平均粒径１μm のアパタイト
粉末１００重量％に対して、分散剤１．０重量％、有機
バインダー５重量％、消泡剤０．５重量％を添加し、水
２０％を加えてスリップの調製を行い、このスリップを
用いてドクターブレード法により厚さ０．５ｍｍのテー
プを作製した。このテープを実施例１と同様にパンチン
グを行い、孔が連通するように８層まで積層して多孔質
体を得た。 【００１９】また焼結温度が１３００℃である一次粒子
径０．１μm 、平均粒子径０．３μm の超微粒アルミナ
原料を用いて鋳込み成形法により板材を作製した。この
アルミナ成形体に上記アパタイト多孔質体を接着し、乾
燥の後、酸化雰囲気中で１３００℃焼成を行い、表面層
がアパタイト多孔質部１で母材がアルミナ緻密質部とし
て一体焼結した２層構造体の生体補綴部材を得た。 【００２０】なお、本発明の範囲はこれら実施例のもの
に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない
範囲で、例えば積層するグリーンシートの厚みを一定で
はなく、任意に変化させることなど、しても良い。 【００２１】 【発明の効果】叙上のように、本発明の生体補綴部材の
表面層を構成する多孔質部体において、略一定の深さご
とに変位しつつ連通する多数の孔を形成したことにより
骨が密に増生進入し、よって骨と強固に結合して補綴部
位から脱落するような恐れがない。また、上記多孔体を
セラミックで構成したことにより、基材をセラミックで
構成する場合であっても、基材と多孔質体を一体結合す
ることができ、よって両者が分離してしまう恐れがな
い。また、摺動面をセラミックで構成する場合、上記一
体結合の作用により摩耗特性が良好である。 【００２２】ところで、このような生体補綴部材を得る
にあたって、本発明はセラミックの多層技術を応用し、
セラミック材料のグリーンシートに多数の孔を穿設し、
該グリーンシートを任意に積層して孔を連通せしめ、こ
れを焼成するといった方法を提供するものでもあり、こ
の方法によれば上記多孔体の孔形状を、ある一定の深さ
ごとに変位しつつ連通するべく、前もってデザインし且
つ製造上これを正確にコントロールすることができる、
という優れた効果を示すものである。
【図面の簡単な説明】 【図１】本発明実施例の生体補綴部材を製造する際に積
層される、テープ（グリーンシート）を示す斜視図であ
る。 【図２】本発明実施例の生体補綴部材の垂直断面図であ
る。 【図３】本発明実施例の生体補綴部材としての人工膝関
節の大腿骨コンポーネントの斜視図である。 【図４】本発明実施例の生体補綴部材としての人工歯根
の斜視図である。 【図５】本発明実施例の生体補綴部材を構成する多孔質
部の平面図である。 【図６】図５のＡ−Ａ線図である。 【図７】図５のＢ−Ｂ線図である。 【符号の説明】 Ｔ テープ（グリーンシート） Ｐ 生体補綴部材 Ｄ 人工歯根 Ｆ 大腿骨コンポーネント Ｈ 孔 Ｓ スリット １ 多孔質部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−7388（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−143057（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−261652（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−508561（ＪＰ，Ａ) 米国特許4713076（ＵＳ，Ａ) 米国特許5236459（ＵＳ，Ａ) 米国特許4259072（ＵＳ，Ａ) 米国特許4936317（ＵＳ，Ａ) 米国特許5348788（ＵＳ，Ａ) 米国特許4289719（ＵＳ，Ａ) 国際公開93／016865（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61F 2/28 A61L 27/00 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】生体為害性のないセラミック材料よりなる
    厚さが１００〜１０００μｍのグリーンシートに規則的
    に配列した多数個の孔を穿設し、該グリーンシートを孔
    が上下方向に位置ずれしつつ連通する状態に複数枚積層
    した後、焼成する工程を含む生体補綴部材の製造方法。
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