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JP3463106B2 - Spherical apatite ceramics and method for producing the same - Google Patents

Spherical apatite ceramics and method for producing the same

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JP3463106B2
JP3463106B2 JP2001045967A JP2001045967A JP3463106B2 JP 3463106 B2 JP3463106 B2 JP 3463106B2 JP 2001045967 A JP2001045967 A JP 2001045967A JP 2001045967 A JP2001045967 A JP 2001045967A JP 3463106 B2 JP3463106 B2 JP 3463106B2
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JP
Japan
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apatite
spherical
ceramics
wall
arbitrary
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JP2001045967A
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Japanese (ja)
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啓 寺岡
善之 横川
野浪  亨
博史 垰田
哲也 亀山
勝義 長沼
清明 田中
敬之 土田
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Publication date
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、球状アパタイトセ
ラミックス及びその製造方法に関するものであり、更に
詳しくは、任意の方法で調製したアパタイトセラミック
ス又はアパタイト圧粉体を任意の砥粒を内壁にコーティ
ングした円形チャンバー装置を用いて簡単に効率良く球
状に成形する方法及びその球状アパタイトセラミックス
に関するものである。本発明の球状アパタイトセラミッ
クスは、人工歯根や人工関節ステム等のチタン及びチタ
ン合金製のインプラント表面や、人工心臓やペースメー
カー等の生体内留置機器表面の生体活性改善のほか、骨
欠損部への充填剤、薬剤担体等の各種の医療用材料、濾
過材、カラム充填材等の分野で好適に利用し得るものと
して有用である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to spherical apatite ceramics and a method for producing the same. More specifically, the inner wall of apatite ceramics or apatite green compact prepared by any method is coated with any abrasive grains. The present invention relates to a method for easily and efficiently forming a spherical shape using a circular chamber device and a spherical apatite ceramics. The spherical apatite ceramics of the present invention improve the bioactivity of implant surfaces made of titanium and titanium alloys such as artificial tooth roots and artificial joint stems, and the surfaces of indwelling devices such as artificial hearts and pacemakers, and fill bone defects. It is useful as a material that can be suitably used in the fields of various medical materials such as agents and drug carriers, filtering materials, and column packing materials.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、球状アパタイトセラミックス
を製造する方法としては、スプレードライ法(例えば、
特開平8−020802)、ゲルカプセル法(例えば、
特開平5−177156)及び転動造粒法(例えば、特
開2000−140603)等が知られている。これら
のうち、スプレードライ法は、スラリーを高温で乾燥し
ている気流中に噴霧、乾燥し、数十ミクロン程度の球状
の顆粒に成形する方法である。また、ゲルカプセル法
は、多価金属イオンによってゲル化するアルギン酸ナト
リウム水溶液等に原料粉体を分散させたものを、多価金
属イオンが溶解している凝固液中に滴下し、液滴表面を
ゲル化することにより、球状に成形する方法である。更
に、転動造粒法は、原料粉体とバインダーを入れた傾斜
円筒を回転させ、球状粒を成形する方法である。ところ
が、前記スプレードライ法では、良好な強度を持つ球状
セラミックスを得ることができるが、粒径100μm以
上の球体を製造することが困難であるという問題があ
る。また、ゲルカプセル法及び転動造粒法では、比較的
大きな球体を製造することは可能であるが、得られる球
状セラミックスを緻密化することが困難であり、強度の
良好な球状セラミックスを得ることが難しいという問題
がある。更に、ゲルカプセル法では、凝固液中の陽イオ
ンがアパタイト中の元素と置換しやすく、単一組成の球
状アパタイトセラミックスを得ることが困難であるとい
う問題がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for producing spherical apatite ceramics, a spray dry method (for example,
JP-A-8-020802), gel capsule method (for example,
JP-A-5-177156) and the rolling granulation method (for example, JP-A-2000-140603) are known. Among these, the spray drying method is a method in which the slurry is sprayed and dried in an air stream that is dried at a high temperature to form spherical granules of about several tens of microns. The gel capsule method is a method in which raw material powder is dispersed in an aqueous solution of sodium alginate, which gels with polyvalent metal ions, is dropped into a coagulating liquid in which polyvalent metal ions are dissolved, This is a method of forming a sphere by gelling. Further, the rolling granulation method is a method in which an inclined cylinder containing a raw material powder and a binder is rotated to form spherical particles. However, although the spray-drying method can obtain spherical ceramics having good strength, it has a problem in that it is difficult to manufacture spheres having a particle size of 100 μm or more. Further, although it is possible to produce relatively large spheres by the gel capsule method and the tumbling granulation method, it is difficult to densify the obtained spherical ceramics, and it is possible to obtain spherical ceramics with good strength. There is a problem that it is difficult. Further, the gel capsule method has a problem that cations in the coagulating liquid are easily replaced with elements in apatite, and it is difficult to obtain spherical apatite ceramics having a single composition.

【0003】近年、人工歯根や人工関節ステム等のチタ
ン及びチタン合金製のインプラントの骨への固定を改善
する目的で、インプラント表面に骨と直接結合するアパ
タイトセラミックスを固定する手法について歯科分野で
検討が進められている。アパタイトセラミックスは、サ
ンドブラストやチタン合金の超塑性現象、プラズマ溶射
を利用してインプラント表面に固定される。アパタイト
セラミックスをサンドブラストやチタン合金の超塑性現
象を利用して固定する場合、アパタイトセラミックスに
はチタン及びチタン合金の変形抵抗以上の強度が要求さ
れ、形状は球状が望ましい。また、チタン合金の超塑性
現象を利用した固定を高度に制御して行うためには、ハ
ンドリングの容易な数百ミクロンの球状セラミックスが
適している。更に、骨欠損部への充填材として用いる場
合、粒径数百ミクロンの球状アパタイトセラミックス
は、空隙に十分な血餅を確保することができ、速やかな
創傷治癒が期待出来る。プラズマ溶射用において、所望
の組成のアパタイト溶射膜を得るためには、80μm以
上の大きさを有する比較的高強度なアパタイト顆粒を原
料とするのが適当とされる。また、分離、精製用アパタ
イトセラミックスでは、粒径30μm以上の顆粒が好適
とされるが、より高い流速での使用を可能にするため
に、顆粒の高強度化が望まれている。このように、従
来、当技術分野においては、所望の粒径を持つアパタイ
ト顆粒の高密度化及び高強度化を可能にする方法の開発
が強く求められていた。
In recent years, for the purpose of improving fixation of titanium and titanium alloy implants such as artificial tooth roots and artificial joint stems to bone, a method of fixing apatite ceramics directly bonded to bone on the implant surface has been studied in the dental field. Is being promoted. Apatite ceramics are fixed to the implant surface by utilizing sandblasting, superplasticity phenomenon of titanium alloy, and plasma spraying. When apatite ceramics are fixed by sandblasting or utilizing the superplasticity phenomenon of titanium alloy, the apatite ceramics are required to have strength higher than the deformation resistance of titanium and titanium alloys, and the shape is preferably spherical. In addition, spherical ceramics of several hundreds of microns that are easy to handle are suitable for highly controlled fixation of titanium alloys using superplasticity. Further, when used as a filling material for a bone defect, spherical apatite ceramics having a particle size of several hundreds of micron can secure a sufficient blood clot in the void, and rapid wound healing can be expected. In plasma spraying, in order to obtain an apatite sprayed film having a desired composition, it is appropriate to use relatively high strength apatite granules having a size of 80 μm or more as a raw material. Further, for the apatite ceramics for separation and purification, granules having a particle size of 30 μm or more are suitable, but in order to enable use at a higher flow rate, higher strength of the granules is desired. As described above, conventionally, there has been a strong demand in the technical field for development of a method capable of increasing the density and strength of apatite granules having a desired particle size.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した背
景を鑑みて、所望の強度、密度、粒径を持つ、球状アパ
タイトセラミックスを提供すること目的としてなされた
ものである。即ち、本発明は、任意の粒径、圧縮強度、
密度、表面性状を持つ球状アパタイトセラミックスを簡
便な操作で効率よく製造することを可能とする新しい球
状アパタイトセラミックスの製造方法を提供することを
目的とするものである。また、本発明は、上記方法によ
り作製された、上記特性を持つ球状アパタイトセラミッ
クスを提供することを目的とするものである。また、本
発明は、上記方法において、圧粉及び焼結の条件を任意
に設定することで、得られる球状アパタイトセラミック
スの密度及び強度を制御する方法、及び上記球状に成形
する成形条件及び時間を任意に設定することで、得られ
る球状アパタイトセラミックスの表面性状及び粒径を制
御する方法、を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the background described above, the present invention has been made to provide spherical apatite ceramics having desired strength, density and particle size. That is, the present invention, any particle size, compressive strength,
It is an object of the present invention to provide a new method for producing spherical apatite ceramics which enables efficient production of spherical apatite ceramics having a density and surface properties by a simple operation. Another object of the present invention is to provide a spherical apatite ceramic having the above characteristics, which is produced by the above method. Further, the present invention, in the above method, by optionally setting the conditions of compacting and sintering, the method for controlling the density and strength of the obtained spherical apatite ceramics, and the molding conditions and time for forming the spherical shape It is intended to provide a method for controlling the surface properties and the particle size of the obtained spherical apatite ceramics by arbitrarily setting them.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 (1)原料のアパタイトを任意の形状に圧粉成形した圧
粉体を、そのまま又は適宜の大きさに砕いて、任意の砥
粒を内壁にコーティングした円形チャンバーの内壁に沿
って空気圧で移動、磨耗させて、球状に成形した後、焼
結することを特徴とする球状アパタイトセラミックスの
製造方法。 (2)原料のアパタイトを任意の形状に圧粉成形した圧
粉体を、焼結した後、そのまま又は適宜の大きさに砕い
て、任意の砥粒を内壁にコーティングした円形チャンバ
ーの内壁に沿って空気圧で移動、磨耗させて、球状に成
形することを特徴とする球状アパタイトセラミックスの
製造方法。 (3)原料のアパタイトが、水酸アパタイト、炭酸アパ
タイト、フッ素アパタイト、塩素アパタイトから選択さ
れた1種、あるいはその混合物である前記(1)、又は
(2)に記載の球状アパタイトセラミックスの製造方
法。 (4)前記(1)から(3)のいずれかに記載の方法で
圧粉及び焼結して得られる、球状で圧縮強度に優れる球
状アパタイトセラミックス。
The present invention for solving the above-mentioned problems comprises the following technical means. (1) A compact, which is obtained by compacting raw material apatite into an arbitrary shape, is crushed as it is or into an appropriate size, and is pneumatically moved along an inner wall of a circular chamber in which an inner wall is coated with arbitrary abrasive grains, A method for producing spherical apatite ceramics, which comprises abrading, shaping into a spherical shape, and then sintering. (2) Along the inner wall of the circular chamber in which the inner wall is coated with arbitrary abrasive grains after sintering the green compact obtained by compacting the raw material apatite into an arbitrary shape A method for producing spherical apatite ceramics, characterized in that the spherical apatite ceramics are formed by moving and abrading with air pressure to form a spherical shape. (3) The method for producing spherical apatite ceramics according to (1) or (2), wherein the raw material apatite is one selected from hydroxyapatite, carbonate apatite, fluoroapatite, chlorine apatite, or a mixture thereof. . (4) Spherical apatite ceramics obtained by compacting and sintering by the method according to any one of (1) to (3) above and having excellent compressive strength.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳しく説明す
る。上記の目的を達成するために、本発明においては、
アパタイトを所望の特性が得られる方法で圧粉成形した
後に、焼結して緻密化したものを、任意の砥粒を内壁に
コーティングした円形チャンバー内壁に沿って空気圧で
移動させて、球状に成形することを特徴としている。ま
た、本発明においては、アパタイトを所望の特性が得ら
れる方法で圧粉成形後、任意の砥粒を内壁にコーティン
グした円形チャンバー内壁に沿って空気圧で移動させて
球状に成形したものを、焼結して緻密化して球状粒を得
ることを特徴としている。従って、アパタイトセラミッ
クス及び圧粉体は、円形チャンバーの内壁に沿って、空
気圧により移動させられて、摩滅し、球形に成形され
る。この場合、球状アパタイトセラミックスの粒径は、
成形時間の増減で制御することができる。また、得られ
る球状アパタイトセラミックスの密度及び強度は、球状
に成形する前に行う圧粉及び焼結によって制御すること
ができる。即ち、本発明においては、成形対象物を球状
に加工する前に、一軸加工、冷間静水圧プレス(CI
P)及び熱間静水圧プレス(HIP)等により任意のレ
ベルに高密度化及び高強度化して、得られる球状アパタ
イトセラミックスの密度及び強度を容易にかつ任意にコ
ントロールすることが可能である。また、得られる球状
アパタイトセラミックスの表面特性は、円形チャンバー
の内壁の表面粗さによって制御することができる。本発
明に使用するアパタイトは、一般式Ca10(PO46
2 (式中のXは水酸基やハロゲン等)で表され、その
中でも、水酸アパタイト、炭酸アパタイト、フッ素アパ
タイト、塩素アパタイトから選択される1種、あるいは
その混合物が生体適合性、吸着特性の点で好適である。
アパタイトは、天然鉱物であっても、各種湿式法、乾式
法で合成されたものであってもかまわないが、BET値
が1〜300m2 /g程度の粉体であることが望まし
い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in more detail below. In order to achieve the above object, in the present invention,
Apatite is compacted by a method that achieves the desired characteristics, then sintered and densified, and then pneumatically moved along the inner wall of a circular chamber where the inner wall is coated with any abrasive grains to form a spherical shape. It is characterized by doing. Further, in the present invention, after compacting the apatite by a method capable of obtaining desired characteristics, a spherical shape is obtained by moving pneumatically along the inner wall of a circular chamber in which any abrasive grain is coated on the inner wall. It is characterized in that it is bound and densified to obtain spherical particles. Therefore, the apatite ceramics and the green compact are moved by air pressure along the inner wall of the circular chamber, abraded, and formed into a spherical shape. In this case, the particle size of the spherical apatite ceramics is
It can be controlled by increasing or decreasing the molding time. Further, the density and strength of the obtained spherical apatite ceramics can be controlled by compacting and sintering performed before forming the spherical apatite ceramic. That is, in the present invention, uniaxial processing, cold isostatic pressing (CI
It is possible to easily and arbitrarily control the density and strength of the obtained spherical apatite ceramics by increasing the density and the strength to an arbitrary level using P) and hot isostatic pressing (HIP). The surface characteristics of the obtained spherical apatite ceramics can be controlled by the surface roughness of the inner wall of the circular chamber. The apatite used in the present invention has the general formula Ca10 (PO 4 ) 6
It is represented by X 2 (X in the formula is a hydroxyl group, halogen, etc.), and among them, one selected from hydroxyapatite, carbonate apatite, fluoroapatite, chlorine apatite, or a mixture thereof has biocompatibility and adsorption properties. It is suitable in that respect.
The apatite may be a natural mineral or may be one synthesized by various wet methods or dry methods, but it is preferably a powder having a BET value of about 1 to 300 m 2 / g.

【0007】アパタイトの圧粉成形は、球状アパタイト
の用途に応じて、例えば、1〜3000kg/cm2
度で一軸加圧成形してもよいし、1000〜10000
kg/cm2 程度で冷間静水圧プレス(CIP)しても
よい。また、熱間静水圧プレス(HIP)により成形す
ることも適宜可能である。また、バインダーを適宜選択
し、得られる球状アパタイトセラミックスの気孔率を制
御することができる。例えば、チタン表面への圧入に用
いる場合には、緻密化を図るためにバインダーを用いず
CIPで成形し、また、薬剤担体もしくは濾過材等の比
較的大きな表面積が求められる場合には、バインダーを
用いて作製された多孔体を用いる、というように適宜選
択することができる。
Apatite powder compacting may be carried out by uniaxial pressure molding at, for example, about 1 to 3000 kg / cm 2 , depending on the use of spherical apatite, or from 1000 to 10000.
Cold isostatic pressing (CIP) may be performed at about kg / cm 2 . Moreover, it is also possible to appropriately perform molding by a hot isostatic press (HIP). Moreover, the porosity of the obtained spherical apatite ceramics can be controlled by appropriately selecting the binder. For example, when it is used for press-fitting on the surface of titanium, it is formed by CIP without using a binder for densification, and when a relatively large surface area such as a drug carrier or a filtering material is required, the binder is It is possible to appropriately select such that a porous body produced by using is used.

【0008】アパタイト圧粉体もしくはセラミックスを
球状に成形する際に円形チャンバー内にかける内圧は1
kg/cm2 以上20kg/cm2 以下であることが望
ましい。また、アパタイト圧粉体もしくはセラミックス
は、必要により、任意の大きさに砕いて、また、適宜の
大きさに揃えて、成形することができる。円形チャンバ
ー内の加圧はコンプレッサーを使用するのが簡便である
が、適宜のものを使用することができる。また、円形チ
ャンバー内壁にコーティングする砥粒は、耐久性、生体
的合成等に関してダイヤモンド砥粒が望ましいが、それ
に限らず、適宜の種類の砥粒を使用することができる。
また、砥粒は、所望の表面粗さ及び加工時間、圧粉体の
耐久性等から適宜の番手を選択すればよい。圧粉体の焼
結は900〜1200℃で行うことが好ましい。
The internal pressure applied to the circular chamber when the apatite green compact or ceramic is molded into a spherical shape is 1
It is desirable to be not less than kg / cm 2 and not more than 20 kg / cm 2 . Further, the apatite green compact or ceramics can be crushed into an arbitrary size and formed into an appropriate size, if necessary. For the pressurization in the circular chamber, it is convenient to use a compressor, but an appropriate one can be used. Further, the abrasive grains coated on the inner wall of the circular chamber are preferably diamond abrasive grains in terms of durability, biosynthesis, etc., but not limited thereto, and appropriate types of abrasive grains can be used.
Further, the abrasive grain may be selected from a suitable count in view of desired surface roughness, processing time, durability of the green compact and the like. Sintering of the green compact is preferably performed at 900 to 1200 ° C.

【0009】本発明により得られる球状アパタイトセラ
ミックスは、適宜、加工条件を選択することにより、5
0〜1000μmの直径を持ち得る。また、圧粉体の調
製方法により、50〜500MPaの圧縮強度を持ち得
る。例えば、一軸加圧により成形し、1000℃で1時
間焼成した1mm程度の大きさのアパタイトセラミック
スを、600番のダイヤモンド砥粒を電着した円形チャ
ンバー内で、内圧1kg/cm2 で30分間加工するこ
とにより、直径500μm、圧縮強度500MPaの球
状アパタイトセラミックスを得ることができる。本発明
においては、成形対象物を球状に加工する前に、一軸加
圧、冷間静水圧プレス(CIP)、熱間静水圧プレス
(HIP)等の手段で圧粉成形するので、得られる球状
アパタイトセラミックスの密度及び強度を任意に制御し
て高密度化及び高強度化することが可能であり、それに
より、所望の粒径、密度及び強度を有する球状アパタイ
トセラミックス顆粒を比較的簡単な操作で容易に作製す
ることができる。
The spherical apatite ceramics obtained by the present invention can be prepared by appropriately selecting the processing conditions.
It can have a diameter of 0 to 1000 μm. Further, it may have a compressive strength of 50 to 500 MPa depending on the method for preparing the green compact. For example, apatite ceramics with a size of about 1 mm, which have been molded by uniaxial pressing and baked at 1000 ° C. for 1 hour, are processed for 30 minutes at an internal pressure of 1 kg / cm 2 in a circular chamber in which 600 diamond abrasive grains are electrodeposited. By doing so, spherical apatite ceramics having a diameter of 500 μm and a compressive strength of 500 MPa can be obtained. In the present invention, since the object to be molded is compacted by a means such as uniaxial pressing, cold isostatic pressing (CIP), hot isostatic pressing (HIP), etc. before it is formed into a spherical shape, a spherical shape obtained It is possible to control the density and strength of the apatite ceramics arbitrarily to increase the density and strength, and thereby the spherical apatite ceramics granules having the desired particle size, density and strength can be relatively easily operated. It can be easily manufactured.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定され
るものではない。 実施例1 0.3mol/lの水酸化カルシウム懸濁液に、0.5
mol/lのリン酸水溶液を滴下することにより湿式合
成した水酸アパタイト粉体を、φ16×6mmの円柱形
に一軸加圧成形した後、1200℃で1時間焼結した。
この焼結体は、総体密度90%、圧縮強度400MPa
であった。この焼結体を粗く砕いて、600〜850μ
mの大きさに揃えた。即ち、850μmメッシュの篩に
かけて、850μm以上の粒を除去した後、600μm
メッシュの篩にかけて600μm以下の粒を除去した。
600〜850μmの焼結体粒を、800番のダイヤモ
ンド砥粒を内壁にコーティングした円形チャンバー内を
1kg/cm2 の空気圧で回転させて、球状に成形し
た。本実施例で用いた円形チャンバーを図1に示す。こ
のような成形方法により、総体密度90%、圧縮強度4
00MPaの球状水酸アパタイトセラミックスが作製さ
れた。本発明の方法で作製した球状アパタイトセラミッ
クスは、900℃において純チタン表面に破損すること
無く圧入することができた。
EXAMPLES The present invention will now be described in detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples. Example 1 To a 0.3 mol / l calcium hydroxide suspension, 0.5
Hydroxyapatite powder that was wet-synthesized by dropping a mol / l phosphoric acid aqueous solution was uniaxially pressure-molded into a cylindrical shape of φ16 × 6 mm, and then sintered at 1200 ° C. for 1 hour.
This sintered body has a total density of 90% and a compressive strength of 400 MPa.
Met. This sintered body is roughly crushed to 600-850μ
Aligned to the size of m. That is, after 850 μm mesh sieve to remove particles of 850 μm or more, 600 μm
The particles of 600 μm or less were removed by sieving with a mesh.
Sintered body particles of 600 to 850 μm were formed into a spherical shape by rotating at a pneumatic pressure of 1 kg / cm 2 in a circular chamber whose inner wall was coated with # 800 diamond abrasive grains. The circular chamber used in this example is shown in FIG. With such a molding method, the overall density is 90% and the compression strength is 4
A 00 MPa spherical hydroxyapatite ceramic was produced. The spherical apatite ceramics produced by the method of the present invention could be pressed into the pure titanium surface at 900 ° C. without damage.

【0011】実施例2 実施例1と同様にして得た水酸アパタイト粉体を、水酸
アパタイト粉体と同重量の3wt%のポリビニルアルコ
ールと1wt%のポリエチレングリコールの混合溶液
(バインダー溶液)と混合し、乾燥、粉砕後、10MP
aで冷間静水圧プレス(CIP)成形し、水酸アパタイ
ト圧粉体を得た。この圧粉体を所望のビーズ粒径を上回
る大きさの不定型に砕いて、内壁を表面粗さ0.8に仕
上げた円形チャンバー内で1kg/cm2 の空気圧で回
転させて、球状に成形した(図1)。このような成形方
法により、球状水酸アパタイト圧粉体が作製された。こ
の球状圧粉体を1200℃で1時間焼結して、球状水酸
アパタイトセラミックスを得た。本発明の方法で作製し
た球状アパタイトセラミックスは、900℃において純
チタン表面に破損すること無く圧入することができた。
Example 2 Hydroxyapatite powder obtained in the same manner as in Example 1 was mixed with a mixed solution (binder solution) of 3 wt% polyvinyl alcohol and 1 wt% polyethylene glycol in the same weight as the hydroxyapatite powder. After mixing, drying and crushing, 10MP
Cold isostatic pressing (CIP) molding was carried out in a to obtain a hydroxyapatite powder compact. This green compact is crushed into an irregular shape of a size larger than the desired bead size, and is rotated at an air pressure of 1 kg / cm 2 in a circular chamber whose inner wall has a surface roughness of 0.8 to form a spherical shape. (Fig. 1). A spherical hydroxyapatite green compact was produced by such a molding method. This spherical green compact was sintered at 1200 ° C. for 1 hour to obtain spherical hydroxyapatite ceramics. The spherical apatite ceramics produced by the method of the present invention could be pressed into the pure titanium surface at 900 ° C. without damage.

【0012】比較例 実施例1と同様にして得た水酸アパタイト粉体10g
を、1wt%のアルギン酸ナトリウム900gと混合
し、1wt%の塩化カルシウム(凝固液)中に、ノズル
振動周波数100Hzで滴下し、球状アパタイトゲルカ
プセルを得た。このゲルカプセルを乾燥した後、120
0℃で1時間焼結して、直径300〜400μmの球状
水酸アパタイトセラミックスを得た。この成形方法によ
り得られた球状アパタイトセラミックスは、多孔体であ
り、破壊荷重が0.75kgfであり、900℃におい
て純チタン表面に圧入することができなかった。
Comparative Example 10 g of hydroxyapatite powder obtained in the same manner as in Example 1
Was mixed with 900 g of 1 wt% sodium alginate and dropped into 1 wt% calcium chloride (coagulating liquid) at a nozzle vibration frequency of 100 Hz to obtain spherical apatite gel capsules. After drying the gel capsule, 120
Sintering was performed at 0 ° C. for 1 hour to obtain spherical hydroxyapatite ceramics having a diameter of 300 to 400 μm. The spherical apatite ceramics obtained by this molding method was a porous body, had a breaking load of 0.75 kgf, and could not be pressed into the pure titanium surface at 900 ° C.

【0013】[0013]

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果が奏さ
れる。 (1)本発明においては、成形対象物を球状に加工する
前に、一軸加圧、冷間静水圧プレス(CIP)及び熱間
静水圧プレス(HIP)等により高密度化及び高強度化
できるため、他の球状セラミックスの作製方法に比べ
て、得られる球状セラミックスの高密度化及び高強度化
が容易である。 (2)更に、目的や必要に応じて、円形チャンバー内壁
の表面粗さ仕上げもしくはコーティングするダイアモン
ド砥粒の番手を変更することにより、簡単に所望の表面
性状を得ることができる。 (3)また、球状アパタイトセラミックスの粒径は、成
形時間の増減で制御することができる。 (4)本発明の球状アパタイトセラミックスは、人工歯
根や人工関節ステム等のチタン及びチタン合金製のイン
プラント表面や、人工心臓やペースメーカー等の生体内
留置機器表面の生体活性改善のほか、骨欠損部への充填
剤、薬剤担体等の各種の医療用材料、カラム充填材等の
分野で好適に利用し得る。
According to the present invention, the following effects can be obtained. (1) In the present invention, it is possible to increase the density and the strength by uniaxial pressing, cold isostatic pressing (CIP), hot isostatic pressing (HIP), etc., before forming a molding object into a spherical shape. Therefore, it is easier to increase the density and strength of the obtained spherical ceramics as compared with other methods for producing spherical ceramics. (2) Furthermore, the desired surface texture can be easily obtained by changing the surface roughness of the inner wall of the circular chamber or changing the number of diamond abrasive grains to be coated, depending on the purpose and need. (3) Further, the particle size of the spherical apatite ceramics can be controlled by increasing or decreasing the molding time. (4) The spherical apatite ceramics of the present invention improve the bioactivity of implant surfaces made of titanium and titanium alloys such as artificial tooth roots and artificial joint stems, and the surface of indwelling devices such as artificial hearts and pacemakers, as well as bone defect parts. It can be suitably used in the fields of various medical materials such as fillers for drugs, drug carriers, and column packing materials.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明において、任意の形状のセラミックスを
球状に成形するために用いた円形チャンバーを示す説明
図であ。
FIG. 1 is an explanatory view showing a circular chamber used for forming a ceramic of an arbitrary shape into a spherical shape in the present invention.

フロントページの続き (72)発明者 亀山 哲也 愛知県名古屋市守山区小幡北山2761− 1394 (72)発明者 長沼 勝義 愛知県名古屋市千種区北千種3−2−4 17−403 (72)発明者 田中 清明 愛知県日進市岩崎町芦廻間112−883 (72)発明者 土田 敬之 埼玉県春日部市粕壁東3−4−21−704 (56)参考文献 特開 平7−206433(JP,A) 特開 平8−26722(JP,A) 特開 平9−157002(JP,A) 特開 平4−156935(JP,A) 特公 昭47−30511(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/447 Front Page Continuation (72) Inventor Tetsuya Kameyama 2761-1394 Obatakitayama, Moriyama-ku, Nagoya, Aichi (72) Inventor Katsuyoshi Naganuma 3-2-4 Kita-chikusa, Chikusa-ku, Nagoya-shi 17-403 (72) Inventor Kiyoaki Tanaka 112-883 (72) Inventor Takayuki Tsuchida, Iwasaki-cho, Nisshin-shi, Aichi Prefecture 3-4-21-704 (56) Kasubehigashi, Kasukabe-shi, Saitama Reference 56-206433 (JP, A) Kaihei 8-26722 (JP, A) JP-A-9-157002 (JP, A) JP-A-4-156935 (JP, A) JP-B 47-30511 (JP, B1) (58) Fields investigated ( Int.Cl. 7 , DB name) C04B 35/447

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 原料のアパタイトを任意の形状に圧粉成
形した圧粉体を、そのまま又は適宜の大きさに砕いて、
任意の砥粒を内壁にコーティングした円形チャンバーの
内壁に沿って空気圧で移動、磨耗させて、球状に成形し
た後、焼結することを特徴とする球状アパタイトセラミ
ックスの製造方法。
1. A green compact obtained by compacting raw material apatite into an arbitrary shape is crushed as it is or into an appropriate size,
A method for producing spherical apatite ceramics, which comprises moving an abrasive along an inner wall of a circular chamber having an inner wall coated with arbitrary grains by air pressure to cause abrasion, form a spherical shape, and then sinter.
【請求項2】 原料のアパタイトを任意の形状に圧粉成
形した圧粉体を、焼結した後、そのまま又は適宜の大き
さに砕いて、任意の砥粒を内壁にコーティングした円形
チャンバーの内壁に沿って空気圧で移動、磨耗させて、
球状に成形することを特徴とする球状アパタイトセラミ
ックスの製造方法。
2. An inner wall of a circular chamber in which an inner wall is coated with arbitrary abrasive grains after sintering a green compact obtained by compacting raw material apatite into an arbitrary shape and then sintering the powder compact. Pneumatically move along and wear
A method for producing spherical apatite ceramics, which is characterized by forming into a spherical shape.
【請求項3】 原料のアパタイトが、水酸アパタイト、
炭酸アパタイト、フッ素アパタイト、塩素アパタイトか
ら選択された1種、あるいはその混合物である請求項
1、又は請求項2に記載の球状アパタイトセラミックス
の製造方法。
3. Apatite as a raw material is hydroxyapatite,
The method for producing spherical apatite ceramics according to claim 1 or 2, which is one selected from carbonate apatite, fluoroapatite, chlorine apatite, or a mixture thereof.
【請求項4】 請求項1から3のいずれかに記載の方法
で作製される球状アパタイトセラミックスであって、上
記圧粉体又はその焼結体を任意の砥粒を内壁にコーティ
ングした円形チャンバーの内壁に沿って空気圧で移動、
磨耗させて、球状に成形し、上記圧粉体の場合はこれを
焼結して得られる、球状で圧縮強度に優れる球状アパタ
イトセラミックス。
4. A spherical apatite ceramic produced by the method according to any one of claims 1 to 3, comprising a circular chamber in which the inner wall of the green compact or its sintered body is coated with arbitrary abrasive grains. Pneumatically move along the inner wall,
Spherical apatite ceramics, which are spherical and have excellent compressive strength, which are obtained by abrading and shaping into a spherical shape, and in the case of the above-mentioned green compact, are sintered.
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