JP2000237296A - 生体補綴部材 - Google Patents
生体補綴部材Info
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/30767—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth
- A61F2/30907—Nets or sleeves applied to surface of prostheses or in cement
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】セラミック製の生体補綴部材において、製品ご
とに孔形状を正確にコントロールでき、骨が増生進入し
てくのを最適に誘導できるような表面構造を具備するよ
うにする。 【解決手段】人工骨、人工関節、人工歯根等を構成する
生体為害性のないセラミックよりなり、所望箇所に多数
の孔４、５を互いに連通するように規則的に配してなり
骨と接する開孔表面に高さｈ＝１００〜３００μm 、最
大径ｄ＝５００〜１０００μm 且つｄ≧２ｈの複数個の
小突起６を付与する。
とに孔形状を正確にコントロールでき、骨が増生進入し
てくのを最適に誘導できるような表面構造を具備するよ
うにする。 【解決手段】人工骨、人工関節、人工歯根等を構成する
生体為害性のないセラミックよりなり、所望箇所に多数
の孔４、５を互いに連通するように規則的に配してなり
骨と接する開孔表面に高さｈ＝１００〜３００μm 、最
大径ｄ＝５００〜１０００μm 且つｄ≧２ｈの複数個の
小突起６を付与する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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関節
等を構成する生体補綴部材に関するものである。
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関節
等を構成する生体補綴部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、多孔質体を具備した上記生体
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。例えば、（１）有機樹脂粉末や有
機樹脂繊維などの有機材料を原料調整時にセラミック原
料に分散させ、所定の形状に加圧成形後、焼成により有
機材料を消失させたもの、（２）３次元網目状有機材料
を配置した鋳型内部に、セラミックスラリーを流し込
み、乾燥後、焼成により有機材料を消失させたもの、
（３）特開平１−３００９４７号の発明の如く、セラミ
ック製ビーズを生体補綴部材に接着したもの、（４）特
開平８−１７３４６３号の発明の如く、規則性を持って
多数の孔を形成したセラミック製グリーンシートを多数
積層して３次元多孔質体とし、焼成したもの、などが挙
げられる。
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。例えば、（１）有機樹脂粉末や有
機樹脂繊維などの有機材料を原料調整時にセラミック原
料に分散させ、所定の形状に加圧成形後、焼成により有
機材料を消失させたもの、（２）３次元網目状有機材料
を配置した鋳型内部に、セラミックスラリーを流し込
み、乾燥後、焼成により有機材料を消失させたもの、
（３）特開平１−３００９４７号の発明の如く、セラミ
ック製ビーズを生体補綴部材に接着したもの、（４）特
開平８−１７３４６３号の発明の如く、規則性を持って
多数の孔を形成したセラミック製グリーンシートを多数
積層して３次元多孔質体とし、焼成したもの、などが挙
げられる。
【０００３】しかしながら、上記従来技術のうち、セラ
ミック製グリーンシートを積層したもの以外は、いずれ
も孔形状を正確にコントロールできるものではなく、孔
形状にバラツキが生じてしまい、骨が増生進入するのに
最適な孔形状が得られない箇所が生じる恐れがあった。
ミック製グリーンシートを積層したもの以外は、いずれ
も孔形状を正確にコントロールできるものではなく、孔
形状にバラツキが生じてしまい、骨が増生進入するのに
最適な孔形状が得られない箇所が生じる恐れがあった。
【０００４】これに対して上記セラミック製グリーンシ
ートを積層して多孔質体を得る手法は、孔形状のコント
ロールを正確に行うことができる。そのため、骨の進入
に最適な孔形状を有する多孔質体が設計可能であり、多
孔質体への早期の骨成長と骨との強固な固定が、多孔質
体と骨との接触面全体にわたって得ることができる。
ートを積層して多孔質体を得る手法は、孔形状のコント
ロールを正確に行うことができる。そのため、骨の進入
に最適な孔形状を有する多孔質体が設計可能であり、多
孔質体への早期の骨成長と骨との強固な固定が、多孔質
体と骨との接触面全体にわたって得ることができる。
【０００５】
【従来技術の課題】しかしながら、上記セラミック製グ
リーンシートを積層して得られたた多孔質体は、開孔表
面が平面的であるため、骨内埋入時の初期嵌合性に乏し
く、また骨治癒後の剪断荷重環境下では骨と多孔質体界
面間に繰り返し発生するマイクロモーションに対して充
分な骨内固定性が得られず、生体補綴材料と骨との固定
に緩みが生じる恐れがあるなどの課題があった。
リーンシートを積層して得られたた多孔質体は、開孔表
面が平面的であるため、骨内埋入時の初期嵌合性に乏し
く、また骨治癒後の剪断荷重環境下では骨と多孔質体界
面間に繰り返し発生するマイクロモーションに対して充
分な骨内固定性が得られず、生体補綴材料と骨との固定
に緩みが生じる恐れがあるなどの課題があった。
【０００６】
【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、生体無害性のセラミックよりなり、所望箇所
に規則性もって多数の孔を形成した生体補綴部材におい
て、主に剪断荷重が負荷される多孔質部の開孔表面に高
さｈ＝１００〜３００μm 、最大径ｄ＝４００〜１００
０μm 且つｄ≧２ｈの複数個の小突起を付与する。この
ような小突起は、例えば、ディスペンサーにより針先か
ら少量のセラミックスラリーを１回乃至１０回重ねて塗
布することにより形成することができる。
本発明は、生体無害性のセラミックよりなり、所望箇所
に規則性もって多数の孔を形成した生体補綴部材におい
て、主に剪断荷重が負荷される多孔質部の開孔表面に高
さｈ＝１００〜３００μm 、最大径ｄ＝４００〜１００
０μm 且つｄ≧２ｈの複数個の小突起を付与する。この
ような小突起は、例えば、ディスペンサーにより針先か
ら少量のセラミックスラリーを１回乃至１０回重ねて塗
布することにより形成することができる。
【０００７】
【作用】多数の孔を規則的に形成したセラミック製グリ
ーンシートを複数枚積層し、開孔表面に高さｈ＝１００
〜３００μm 、最大径ｄ＝４００〜１０００μm 且つｄ
≧２ｈの複数個の小突起を付与し、焼成することで、一
定深さごとに孔の位置が変位し且つ表面に小突起を備え
た３次元多孔質体が得られる。
ーンシートを複数枚積層し、開孔表面に高さｈ＝１００
〜３００μm 、最大径ｄ＝４００〜１０００μm 且つｄ
≧２ｈの複数個の小突起を付与し、焼成することで、一
定深さごとに孔の位置が変位し且つ表面に小突起を備え
た３次元多孔質体が得られる。
【０００８】この多孔質体は、そのまま生体補綴部材た
り得るとともに、生体補綴部材をなす基材の表面に一体
焼結もしくは接着により接合し、生体補綴部材の表面構
造とすることができる。
り得るとともに、生体補綴部材をなす基材の表面に一体
焼結もしくは接着により接合し、生体補綴部材の表面構
造とすることができる。
【０００９】３次元多孔質体は、骨が密に増殖し且つ増
生進入した骨に栄養補給を行う作用を有し、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
ることが可能である。さらに、多孔質体の開孔表面に複
数個の小突起を備えることで、生体補綴部材の骨内での
初期嵌合性が増大し、また長期経過後も抗剪断荷重力が
増大する。
生進入した骨に栄養補給を行う作用を有し、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
ることが可能である。さらに、多孔質体の開孔表面に複
数個の小突起を備えることで、生体補綴部材の骨内での
初期嵌合性が増大し、また長期経過後も抗剪断荷重力が
増大する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図を用
いて説明する。
いて説明する。
【００１１】図１は板状をなす本実施形態の生体補綴部
材をなす多孔質体１であって、骨と接する開孔表面を正
面とした正面図を示し、この多孔質体１はアルミナやジ
ルコニアなどの生体無害性のセラミックよりなり、図２
の断面図に示す如く多数の孔を設けた薄板２、３を積層
固着したものである。また、骨に接する開孔表面に高さ
ｈ＝１００〜３００μm 、最大径ｄ＝５００〜１０００
μm 且つｄ≧２ｈの複数個の小突起６を備える。なお、
図２は説明の都合上、断面のみを示している。
材をなす多孔質体１であって、骨と接する開孔表面を正
面とした正面図を示し、この多孔質体１はアルミナやジ
ルコニアなどの生体無害性のセラミックよりなり、図２
の断面図に示す如く多数の孔を設けた薄板２、３を積層
固着したものである。また、骨に接する開孔表面に高さ
ｈ＝１００〜３００μm 、最大径ｄ＝５００〜１０００
μm 且つｄ≧２ｈの複数個の小突起６を備える。なお、
図２は説明の都合上、断面のみを示している。
【００１２】図３は、上記多孔質体１を構成する２種類
の薄板２、３を示し、（ａ）の薄板２を上から１、３番
目の層として、（ｂ）の薄板３を上から２番目の層とし
て、穿孔していない薄板を４番目の層として積層したも
のが上記多孔質体１をなす。
の薄板２、３を示し、（ａ）の薄板２を上から１、３番
目の層として、（ｂ）の薄板３を上から２番目の層とし
て、穿孔していない薄板を４番目の層として積層したも
のが上記多孔質体１をなす。
【００１３】なお、１番上の層は前記小突起６を備えて
いるが本図では説明の都合上、小突起６を示していな
い。
いるが本図では説明の都合上、小突起６を示していな
い。
【００１４】図１に示すように、これらの薄板２、３を
積層した状態の多孔質体１は正面の開孔表面から見た場
合に、見かけの孔径Ｒ＝５００μｍ〜１．５ｍｍを有す
る大径孔４と見かける孔径ｒ＝１５０〜５００μｍの小
径孔５を規則的に配している。なお、図１において正六
角形の太線は開孔表面における孔形状を示し、他方、細
線は下層において上記太線と重ならない孔の辺縁を示し
ている。
積層した状態の多孔質体１は正面の開孔表面から見た場
合に、見かけの孔径Ｒ＝５００μｍ〜１．５ｍｍを有す
る大径孔４と見かける孔径ｒ＝１５０〜５００μｍの小
径孔５を規則的に配している。なお、図１において正六
角形の太線は開孔表面における孔形状を示し、他方、細
線は下層において上記太線と重ならない孔の辺縁を示し
ている。
【００１５】また、図２の断面図に示すように、多孔質
体１の大径孔４は厚み方向に同一形状を維持しており、
他方、小径孔５は内部で孔径が小さくなるところがあ
る。この違いにより、前記見かけの孔径Ｒとｒの違い、
すなわち、大径孔４と小径孔５が生じている。加えて、
図２に示す如く、大径孔４と小径孔５は互いに連通する
ようになっている。
体１の大径孔４は厚み方向に同一形状を維持しており、
他方、小径孔５は内部で孔径が小さくなるところがあ
る。この違いにより、前記見かけの孔径Ｒとｒの違い、
すなわち、大径孔４と小径孔５が生じている。加えて、
図２に示す如く、大径孔４と小径孔５は互いに連通する
ようになっている。
【００１６】このうち大径孔４は、多孔質体１の内部へ
増生進入した骨に栄養補給を行う作用を有する。したが
って、骨が孔壁に引っ掛かる程度の増生で、過密な骨の
増生が起こらないように大きめの見かけ孔径が必要で
る。この見かけ孔径が５００μｍ未満の場合は、栄養補
給不十分となる恐れがある。
増生進入した骨に栄養補給を行う作用を有する。したが
って、骨が孔壁に引っ掛かる程度の増生で、過密な骨の
増生が起こらないように大きめの見かけ孔径が必要で
る。この見かけ孔径が５００μｍ未満の場合は、栄養補
給不十分となる恐れがある。
【００１７】他方、上記見かけ孔径Ｒが１．５ｍｍを越
えると骨の増生が疎となり、骨との結合力不足、骨との
剪断強度不足が生じる恐れがある。
えると骨の増生が疎となり、骨との結合力不足、骨との
剪断強度不足が生じる恐れがある。
【００１８】次に、前記小径孔５としては、１５０μｍ
〜５００μｍの孔径のものが好ましいが、この小径孔５
は骨が密に増殖し、なるべく底の方まで到達していく作
用がある。なお、この見かけ孔径ｒが１５０μｍ未満、
骨が侵入しにくくなり、他方、５００μｍ越えると骨が
密にできなくなり、骨との結合力不足、骨との剪断強度
不足が生じる恐れがある。
〜５００μｍの孔径のものが好ましいが、この小径孔５
は骨が密に増殖し、なるべく底の方まで到達していく作
用がある。なお、この見かけ孔径ｒが１５０μｍ未満、
骨が侵入しにくくなり、他方、５００μｍ越えると骨が
密にできなくなり、骨との結合力不足、骨との剪断強度
不足が生じる恐れがある。
【００１９】なお、上記小突起６の高さｈが１００μm
未満では突起を表面に付与したことによる初期〜長期骨
固定力増大の効果が小さく、他方、３００μm 以上では
初期の骨固定力は向上するが、高さｈに起因する母床骨
と多孔質体１との間隙が大き過ぎ、中期〜長期的な固定
性の向上が不十分となる恐れがある。
未満では突起を表面に付与したことによる初期〜長期骨
固定力増大の効果が小さく、他方、３００μm 以上では
初期の骨固定力は向上するが、高さｈに起因する母床骨
と多孔質体１との間隙が大き過ぎ、中期〜長期的な固定
性の向上が不十分となる恐れがある。
【００２０】また、小突起６の最大径ｄが高さｈの２倍
より小さい場合、突起はより柱状に近い形となり、剪断
応力下では破損する恐れがある。
より小さい場合、突起はより柱状に近い形となり、剪断
応力下では破損する恐れがある。
【００２１】前記小突起６の存在密度は４〜１５個／ｃ
ｍ2 であることが望ましい。この存在密度が４個／ｃｍ
2 未満の場合、突起を付与することの前記効果が小さ
く、他方、１５個／ｃｍ2 を越えると、骨と接する開孔
表面における開孔面積が小さくなり、骨のイングロース
（補綴部材への内部成長）量が少なくなり、骨との固定
性に問題が生ずる恐れがある。
ｍ2 であることが望ましい。この存在密度が４個／ｃｍ
2 未満の場合、突起を付与することの前記効果が小さ
く、他方、１５個／ｃｍ2 を越えると、骨と接する開孔
表面における開孔面積が小さくなり、骨のイングロース
（補綴部材への内部成長）量が少なくなり、骨との固定
性に問題が生ずる恐れがある。
【００２２】ところで、このような多孔質体１の作製方
法としては、前記アルミナやジルコニアなどの生体為害
性のないセラミック材料よりなる厚さ１００〜１０００
μｍ程度のグリーンシートにパンチング等の手段で規則
的に多数個の孔を穿設して有孔薄板とし、これを図２の
薄板２、薄板３ような孔形状や配置の異なる複数種類を
用意し、孔が上下方向に位置ずれした状態で図４の略図
に示すように積層する。
法としては、前記アルミナやジルコニアなどの生体為害
性のないセラミック材料よりなる厚さ１００〜１０００
μｍ程度のグリーンシートにパンチング等の手段で規則
的に多数個の孔を穿設して有孔薄板とし、これを図２の
薄板２、薄板３ような孔形状や配置の異なる複数種類を
用意し、孔が上下方向に位置ずれした状態で図４の略図
に示すように積層する。
【００２３】また、小突起６は、ディスペンサーにより
針先から少量のセラミックスラリーを１回乃至１０回重
ねて塗布することにより形成することができる。突起の
最大径は、使用する針の外径に大きく依存する。小突起
ｈの高さは、スラリーの塗布回数に大きく依存する。ス
ラリーを入れた専用シリンジ内にディスペンサーにより
精密に一定圧力で一定時間、エアを注入することで、ス
ラリーの定量吐出を実現している。
針先から少量のセラミックスラリーを１回乃至１０回重
ねて塗布することにより形成することができる。突起の
最大径は、使用する針の外径に大きく依存する。小突起
ｈの高さは、スラリーの塗布回数に大きく依存する。ス
ラリーを入れた専用シリンジ内にディスペンサーにより
精密に一定圧力で一定時間、エアを注入することで、ス
ラリーの定量吐出を実現している。
【００２４】また、小突起６のその他の形成方法とし
て、凹部を有する有機材料の凹部にスラリーを注ぎ、多
孔質体１の表面に転写したり、球状のセラミックビーズ
をグリーンシートに加圧して埋め込むといったことが可
能である。
て、凹部を有する有機材料の凹部にスラリーを注ぎ、多
孔質体１の表面に転写したり、球状のセラミックビーズ
をグリーンシートに加圧して埋め込むといったことが可
能である。
【００２５】小突起６の形状としては、部分球形状等の
滑らかな表面により構成されるものが好ましい。小突起
６が角部を多く備えていたり、棘状のものである場合
は、骨への刺激が強すぎ骨の成長を阻害したり、或い
は、大きな剪断荷重によって骨に損傷を与えてしまう等
の恐れがある。
滑らかな表面により構成されるものが好ましい。小突起
６が角部を多く備えていたり、棘状のものである場合
は、骨への刺激が強すぎ骨の成長を阻害したり、或い
は、大きな剪断荷重によって骨に損傷を与えてしまう等
の恐れがある。
【００２６】最後に、上記積層状態の下、一体焼成する
ことにより、上記多孔質体１を得ることができる。した
がって、焼成した多孔質体１の断面は実際には、図２に
示すように界面が明瞭に現れるわけではなく、焼結一体
化のため不明瞭となる。
ことにより、上記多孔質体１を得ることができる。した
がって、焼成した多孔質体１の断面は実際には、図２に
示すように界面が明瞭に現れるわけではなく、焼結一体
化のため不明瞭となる。
【００２７】また、この多孔質体１はそのまま生体補綴
部材たり得るとともに、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接合し、生体補綴部材の
表面構造とすることができる。図５の略図は、上記方法
にて作製した多孔質体Ｎを表面構造とした備えた人工膝
関節大腿骨側コンポーネントＦを示す。また、図６の略
図は、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。な
お、図４乃至図６の略図には小突起６を描くと、小さく
なり過ぎるので、小突起６を省いて示している。また、
貫通穴の形状も概略で示している。
部材たり得るとともに、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接合し、生体補綴部材の
表面構造とすることができる。図５の略図は、上記方法
にて作製した多孔質体Ｎを表面構造とした備えた人工膝
関節大腿骨側コンポーネントＦを示す。また、図６の略
図は、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。な
お、図４乃至図６の略図には小突起６を描くと、小さく
なり過ぎるので、小突起６を省いて示している。また、
貫通穴の形状も概略で示している。
【００２８】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多孔内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。
ることで三次元的構造をなす多孔内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。
【００２９】図７に前記小突起６の他形状例をシルエッ
トで示し、前記小突起６は外表面が最大径を直径とした
半球の範囲に存在する形状であることが骨との固定性の
上で好ましい。
トで示し、前記小突起６は外表面が最大径を直径とした
半球の範囲に存在する形状であることが骨との固定性の
上で好ましい。
【００３０】なお、本発明はこれら実施形態に限定され
るものではなく、発明の目的を逸脱しない限り任意の形
態とすることができることは言うまでもない。
るものではなく、発明の目的を逸脱しない限り任意の形
態とすることができることは言うまでもない。
【００３１】実施例 以下、本発明の実施例を説明する。
【００３２】（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０．７重量％、有機
バインダー１２重量％、消泡剤０．２重量％、水１４％
を添加しスリップの調整を行った。このスリップを用い
てドクターブレード法により厚さ１２０μm 、１８０μ
m 、２４０μm 、３６０μm の４種のグリーンシートを
作製した。
ナ粉末１００重量％に対して分散剤０．７重量％、有機
バインダー１２重量％、消泡剤０．２重量％、水１４％
を添加しスリップの調整を行った。このスリップを用い
てドクターブレード法により厚さ１２０μm 、１８０μ
m 、２４０μm 、３６０μm の４種のグリーンシートを
作製した。
【００３３】そのうち、厚さ１８０μm 、２４０μm 、
３６０μm のグリーンシートに対してはパンチングによ
りシートに穿孔を行った。１２０μm 、１８０μm 、２
４０μm 、３６０μm の順にグリーンシートを４層に積
層して多孔質体を作製し、これを仮焼した。
３６０μm のグリーンシートに対してはパンチングによ
りシートに穿孔を行った。１２０μm 、１８０μm 、２
４０μm 、３６０μm の順にグリーンシートを４層に積
層して多孔質体を作製し、これを仮焼した。
【００３４】グリーンシートと同材質のアルミナ粉末１
００重量％に対して分散剤１重量％、有機バインダー１
４重量％、消泡剤０．２重量％、水４０％を添加しスリ
ップの調整を行った。このスリップを用いて仮焼した多
孔質体の開孔表面にディスペンサー（液体精密定量吐出
装置）により１突起に対しスリップを８回塗布して突起
を作製し、図１乃至図２に示すような多孔質体１とし
た。これを仮焼した。
００重量％に対して分散剤１重量％、有機バインダー１
４重量％、消泡剤０．２重量％、水４０％を添加しスリ
ップの調整を行った。このスリップを用いて仮焼した多
孔質体の開孔表面にディスペンサー（液体精密定量吐出
装置）により１突起に対しスリップを８回塗布して突起
を作製し、図１乃至図２に示すような多孔質体１とし
た。これを仮焼した。
【００３５】この多孔質体１をグリーンシートと同材質
のラバープレス材から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、表面構造が
多孔質体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を得た。
のラバープレス材から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、表面構造が
多孔質体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を得た。
【００３６】（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２重量％、有機バ
インダー１０重量％、可塑剤４重量％、トルエン４０重
量％を添加し、スリップの調整を行い、このスリップを
用いてドクターブレード法により厚さ１８０μm 、３６
０μm の２種のグリーンシートを作製した。厚さ１８０
μm のグリーンシートに、パンチングによりシートに穿
孔した１８０μm のグリーンシートを３層積層し、更に
穿孔した厚さ３６０μm のグリーンシートを１層積層し
て多孔質体を作製した。
ニア粉末１００重量％に対して分散剤２重量％、有機バ
インダー１０重量％、可塑剤４重量％、トルエン４０重
量％を添加し、スリップの調整を行い、このスリップを
用いてドクターブレード法により厚さ１８０μm 、３６
０μm の２種のグリーンシートを作製した。厚さ１８０
μm のグリーンシートに、パンチングによりシートに穿
孔した１８０μm のグリーンシートを３層積層し、更に
穿孔した厚さ３６０μm のグリーンシートを１層積層し
て多孔質体を作製した。
【００３７】多孔質体の開孔表面にディスペンサー（液
体精密定量吐出装置）により１突起に対しグリーンシー
トの作製に用いた組成のスリップを６回塗布して突起を
作製した。
体精密定量吐出装置）により１突起に対しグリーンシー
トの作製に用いた組成のスリップを６回塗布して突起を
作製した。
【００３８】この多孔質体１をグリーンシートと同材質
のラバープレス材から切り出した板材に接着し、乾燥の
後、酸化雰囲気中で１４５０℃焼成を行い、表面構造が
多孔質体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を得た。
のラバープレス材から切り出した板材に接着し、乾燥の
後、酸化雰囲気中で１４５０℃焼成を行い、表面構造が
多孔質体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を得た。
【００３９】（実施例３）平均粒径１μｍのハイドロキ
シアパタイト粉末１００重量％に対して分散剤３重量
％、有機バインダー１２重量％、可塑剤３重量％、水４
０％を添加しスリップの調整を行った。このスリップを
用いて真空押し出し成形法により厚さ３００μm のグリ
ーンシートを作製した。このグリーンシートをパンチン
グにより穿孔を行った。そして、このグリーンシートを
６層までに積層し、多孔質体を作製した。
シアパタイト粉末１００重量％に対して分散剤３重量
％、有機バインダー１２重量％、可塑剤３重量％、水４
０％を添加しスリップの調整を行った。このスリップを
用いて真空押し出し成形法により厚さ３００μm のグリ
ーンシートを作製した。このグリーンシートをパンチン
グにより穿孔を行った。そして、このグリーンシートを
６層までに積層し、多孔質体を作製した。
【００４０】グリーンシートと同材質のアルミナ粉末１
００重量％に対して分散剤３重量％、有機バインダー１
４重量％、消泡剤０．５重量％、水６０％を添加しスリ
ップの調整を行った。このスリップを用いて仮焼した多
孔質体の片側開孔表面にディスペンサー（液体精密定量
吐出装置）により１突起に対しスリップを４回塗布して
突起を作製した。これを酸化雰囲気中で１３００℃焼成
を行った。この多孔質体を板状のジルコニア焼結体と接
着し、表面構造がハイドロキシアパタイト多孔質体で母
材がジルコニア緻密体からなる２層構造体である本発明
の生体補綴部材を得た。
００重量％に対して分散剤３重量％、有機バインダー１
４重量％、消泡剤０．５重量％、水６０％を添加しスリ
ップの調整を行った。このスリップを用いて仮焼した多
孔質体の片側開孔表面にディスペンサー（液体精密定量
吐出装置）により１突起に対しスリップを４回塗布して
突起を作製した。これを酸化雰囲気中で１３００℃焼成
を行った。この多孔質体を板状のジルコニア焼結体と接
着し、表面構造がハイドロキシアパタイト多孔質体で母
材がジルコニア緻密体からなる２層構造体である本発明
の生体補綴部材を得た。
【００４１】実験例 （実験例１）付与した突起の破損の有無を調べるため、
剪断荷重試験を行った。
剪断荷重試験を行った。
【００４２】この実験に供した多孔質体１０は、材質が
アルミナでなり、図８に示すように、中央が緻密部１１
でその上下が多孔質部１２で、かつ片側開孔表面部に規
則的に小突起６を付与した構造である。
アルミナでなり、図８に示すように、中央が緻密部１１
でその上下が多孔質部１２で、かつ片側開孔表面部に規
則的に小突起６を付与した構造である。
【００４３】小突起６の付与数を９個／ｃｍ2 とし、突
起の高さを２００μm 、３００μm、４００μm の３種
類、小突起６の最大径ｄを高さの１．５倍、２倍、３倍
の３種類、合計で８種類（突起最大径４００μm 未満の
ものは突起の作製が困難であった）の試験片を準備し
た。各突起の略図を図９にシルエットで示す。小突起６
の最大径ｄ、最大高さをｈとする。板状牛骨片は、屠殺
直後に冷凍保存された牛膝関節骨を解凍後、マイクロカ
ッティングマシンで連続スライスして作製された。
起の高さを２００μm 、３００μm、４００μm の３種
類、小突起６の最大径ｄを高さの１．５倍、２倍、３倍
の３種類、合計で８種類（突起最大径４００μm 未満の
ものは突起の作製が困難であった）の試験片を準備し
た。各突起の略図を図９にシルエットで示す。小突起６
の最大径ｄ、最大高さをｈとする。板状牛骨片は、屠殺
直後に冷凍保存された牛膝関節骨を解凍後、マイクロカ
ッティングマシンで連続スライスして作製された。
【００４４】試験は、２枚の牛骨片の間に試験片を挿入
する方法で行った。この時の小突起６の破損の有無をも
とに評価を行った。
する方法で行った。この時の小突起６の破損の有無をも
とに評価を行った。
【００４５】図１０は、多孔質体の開孔表面部に付与し
た突起が初期骨内固定性に与える効果を評価するために
行った実験の模式図である。
た突起が初期骨内固定性に与える効果を評価するために
行った実験の模式図である。
【００４６】この試験の結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】ｄ／ｈが１．５倍の群にのみ、小突起の破
損が認められた。破損は、多孔質部と突起部との界面、
或いは多孔質部と小突起の接合端部を起点とした突起内
部で生じた。
損が認められた。破損は、多孔質部と突起部との界面、
或いは多孔質部と小突起の接合端部を起点とした突起内
部で生じた。
【００４９】この比が２倍、３倍の群では、小突起の破
損は認められなかった。ｄ／ｈが小さくなるにつれ、小
突起の形状は柱状に近くなり、多孔質部と小突起の接合
部により高い剪断応力を受けるためではないかと推察で
きる。この結果より、工学的観点からは小突起の最大径
は突起高さの２倍以上あることが好ましい。
損は認められなかった。ｄ／ｈが小さくなるにつれ、小
突起の形状は柱状に近くなり、多孔質部と小突起の接合
部により高い剪断応力を受けるためではないかと推察で
きる。この結果より、工学的観点からは小突起の最大径
は突起高さの２倍以上あることが好ましい。
【００５０】（実験例２）この実験に供した多孔質体
は、材質がアルミナでなり、図８に示すように、中央が
緻密部でその両面が多孔質部でかつ片側開孔表面部に規
則的に突起を付与した構造である。突起の高さは１００
μm 、２００μm 、３００μm の３種類とし、それぞれ
突起の付与数を９個／ｃｍ2 または５個／ｃｍ2 とした
合計６種類の試験片（ｎ＝５）を準備した。板状牛骨片
は、屠殺直後に冷凍保存された牛膝関節骨を解凍後、マ
イクロカッティングマシンで連続スライスして作製し
た。
は、材質がアルミナでなり、図８に示すように、中央が
緻密部でその両面が多孔質部でかつ片側開孔表面部に規
則的に突起を付与した構造である。突起の高さは１００
μm 、２００μm 、３００μm の３種類とし、それぞれ
突起の付与数を９個／ｃｍ2 または５個／ｃｍ2 とした
合計６種類の試験片（ｎ＝５）を準備した。板状牛骨片
は、屠殺直後に冷凍保存された牛膝関節骨を解凍後、マ
イクロカッティングマシンで連続スライスして作製し
た。
【００５１】試験は、実験例１と同様に２枚の牛骨片の
間に試験片を挿入する方法で行った。この時の小突起６
の破損の有無をもとに評価を行った。
間に試験片を挿入する方法で行った。この時の小突起６
の破損の有無をもとに評価を行った。
【００５２】この時の結果を図１１に示す。
【００５３】各群内における挿入と引き抜き荷重の関係
を見ると、突起付与数５個／ｃｍ2且つ突起高さ１００
μｍ群を除く５群で「挿入荷重値＞引き抜き荷重値」の
関係が認められた。挿入時の摩擦抵抗により海綿骨梁の
破壊されるため、垂直方向への引き抜き荷重が減少する
のが一般的であるが、突起の高さが大きくなるにつれて
両荷重値の差が開き、３００μｍ群は２００μｍ群の引
き抜き荷重値を下回る結果であった。３００μｍの突起
高さでは微細な海綿骨梁の破壊の恐れがあり、埋入後の
初期固定性にマイナスに働く危険性が高い。従って、突
起付与数９個／ｃｍ2 且つ突起高さ２００μｍ程度の突
起を付与することが最も好ましい結果であった。
を見ると、突起付与数５個／ｃｍ2且つ突起高さ１００
μｍ群を除く５群で「挿入荷重値＞引き抜き荷重値」の
関係が認められた。挿入時の摩擦抵抗により海綿骨梁の
破壊されるため、垂直方向への引き抜き荷重が減少する
のが一般的であるが、突起の高さが大きくなるにつれて
両荷重値の差が開き、３００μｍ群は２００μｍ群の引
き抜き荷重値を下回る結果であった。３００μｍの突起
高さでは微細な海綿骨梁の破壊の恐れがあり、埋入後の
初期固定性にマイナスに働く危険性が高い。従って、突
起付与数９個／ｃｍ2 且つ突起高さ２００μｍ程度の突
起を付与することが最も好ましい結果であった。
【００５４】
【発明の効果】叙上のように本発明によれば、生体無害
性のセラミックよりなり、所望箇所に規則性もって多数
の孔を形成したことにより、骨内に埋入、固定される際
に三次元的構造をなす多孔内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。
性のセラミックよりなり、所望箇所に規則性もって多数
の孔を形成したことにより、骨内に埋入、固定される際
に三次元的構造をなす多孔内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。
【００５５】さらに加えるに、骨に接する開孔表面に高
さｈ＝１００〜３００μm 、最大径ｄ＝５００〜１００
０μm 且つｄ≧２ｈの複数個の小突起を備えることによ
り、初期固定力（手術直後の骨との固定力）が増大し、
また、長期経過後も抗剪断荷重力が飛躍的に増大する。
さｈ＝１００〜３００μm 、最大径ｄ＝５００〜１００
０μm 且つｄ≧２ｈの複数個の小突起を備えることによ
り、初期固定力（手術直後の骨との固定力）が増大し、
また、長期経過後も抗剪断荷重力が飛躍的に増大する。
【００５６】以上のように本発明によればセラミックを
用いた生体補綴部材において最適な表面構造を提供する
ものである。
用いた生体補綴部材において最適な表面構造を提供する
ものである。
【図１】本発明の生体補綴部材をなす多孔質体の正面図
である。
である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図１のＡ−
Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ線断面図である。
Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ線断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は図１の多孔質体を構成する薄
板の平面図である。
板の平面図である。
【図４】図１の多孔質体の製造方法の説明図である。
【図５】他実施形態による生体補綴部材の斜視図であ
る。
る。
【図６】他実施形態による生体補綴部材の斜視図であ
る。
る。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は小突起の形状例を示すシルエ
ット図である。
ット図である。
【図８】実験例に供した多孔質体を示し、（ａ）は正面
図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線図である。
図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線図である。
【図９】（ａ）〜（Ｃ）は小突起の形状を示すシルエッ
ト図である。
ト図である。
【図１０】多孔質体の開孔表面部に付与した突起が初期
骨内固定性に与える効果を評価するために行った実験の
模式図である。
骨内固定性に与える効果を評価するために行った実験の
模式図である。
【図１１】実験例２の結果を示す棒グラフ図である。
１、Ｎ 多孔質体 ２、３ 薄板 ４ 大径孔 ５ 小径孔 ６ 小突起 Ｆ 人工膝関節大腿骨側コンポーネント Ｄ 歯科用セラミックインプラント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C081 AB03 AB05 AB06 BA13 BB04 BB08 CF031 CF121 CF151 DA02 DB04 DC02 DC04 DC05 EA02 EA03 EA04 EA12 4C097 AA01 BB01 CC01 CC02 CC03 CC05 CC06 CC12 DD06 DD07 MM02 MM03 MM04 SC09 4G030 AA08 AA17 AA36 AA41 BA35 CA07 CA09 GA14 GA20
Claims (4)
- 【請求項１】人工骨、人工関節、人工歯根等を構成する
生体無害性のセラミックよりなる生体補綴部材であっ
て、所望箇所に多数の孔を互いに連通するように規則的
に配するとともに骨と接する開孔表面に高さｈ＝１００
〜３００μm 、最大径ｄ＝４００〜１０００μm 且つｄ
≧２ｈの複数個の小突起を備えたことを特徴とする生体
補綴部材。 - 【請求項２】孔の形状や配置が異なる上記セラミックよ
りなる複数種類の多孔薄板を水平方向に孔が位置ズレし
た状態で積層してなる請求項１記載の生体補綴部材。 - 【請求項３】前記小突起の存在密度が４〜１５個／ｃｍ
2 であることを特徴とする請求項１記載の生体補綴部
材。 - 【請求項４】前記小突起の外表面が最大径ｄを直径とし
た半球の範囲に存在する形状であることを特徴とする請
求項１乃至２記載の生体補綴部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04755299A JP3634974B2 (ja) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | 生体補綴部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04755299A JP3634974B2 (ja) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | 生体補綴部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000237296A true JP2000237296A (ja) | 2000-09-05 |
| JP3634974B2 JP3634974B2 (ja) | 2005-03-30 |
Family
ID=12778341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04755299A Expired - Fee Related JP3634974B2 (ja) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | 生体補綴部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3634974B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003035576A1 (fr) * | 2001-10-21 | 2003-05-01 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Article poreux de phosphate de calcium fritte, procede de production de celui-ci, ainsi qu'os artificiel et echafaudae histomorphologique faisant appel a cet article |
| JP2003320515A (ja) * | 2002-05-07 | 2003-11-11 | Ngk Spark Plug Co Ltd | リン酸カルシウム多孔体の製造方法及びリン酸カルシウム多孔体製造器具 |
| JP2012100847A (ja) * | 2010-11-10 | 2012-05-31 | Mitsubishi Materials Corp | 多孔質インプラント素材 |
| JP2012100848A (ja) * | 2010-11-10 | 2012-05-31 | Mitsubishi Materials Corp | 多孔質インプラント素材 |
-
1999
- 1999-02-25 JP JP04755299A patent/JP3634974B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003035576A1 (fr) * | 2001-10-21 | 2003-05-01 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Article poreux de phosphate de calcium fritte, procede de production de celui-ci, ainsi qu'os artificiel et echafaudae histomorphologique faisant appel a cet article |
| JP2003320515A (ja) * | 2002-05-07 | 2003-11-11 | Ngk Spark Plug Co Ltd | リン酸カルシウム多孔体の製造方法及びリン酸カルシウム多孔体製造器具 |
| JP2012100847A (ja) * | 2010-11-10 | 2012-05-31 | Mitsubishi Materials Corp | 多孔質インプラント素材 |
| JP2012100848A (ja) * | 2010-11-10 | 2012-05-31 | Mitsubishi Materials Corp | 多孔質インプラント素材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3634974B2 (ja) | 2005-03-30 |
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