JP4907886B2 - Manufacturing method of joined body - Google Patents
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Description
本発明は、接合体の製造方法に関するものである。 The present invention relates to the production how the conjugate.
セラミックス複合体(接合体)を製造する方法として、例えば、2つの成形体を別々に作製した後、これらの間に、接合用セラミックスの一次粒子が分散したスラリーを介在させて焼成する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 As a method for producing a ceramic composite body (joined body), for example, a method in which two molded bodies are separately manufactured and then fired by interposing a slurry in which primary particles for joining ceramic are dispersed between them is disclosed. (For example, refer to Patent Document 1).
ところが、かかる方法によれば、2つの成形体とスラリーは、それぞれ焼成の際の収縮率が異なるため、得られた接合体に歪みが生じ、変形や接合不良等が発生し易いという問題がある。 However, according to such a method, the two molded bodies and the slurry have different shrinkage rates at the time of firing, so that there is a problem in that the obtained bonded body is distorted, and deformation and poor bonding are likely to occur. .
本発明の目的は、2つの焼結体同士を容易かつ確実に接合して、接合体を得ることができる接合体の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention, the two sintered bodies to easily and reliably joined, is to provide a manufacturing how the conjugate can be obtained joined body.
このような目的は、下記の(1)〜(2)の本発明により達成される。
(1) 主としてリン酸カルシウム系化合物で構成された、互いに焼結温度の異なる第1の焼結体および第2の焼結体を用意し、
前記第1の焼結体および前記第2の焼結体を直接圧接した状態で、前記第1の焼結体の焼結温度と前記第2の焼結体の焼結温度との間の温度で焼成して、前記第1の焼結体および前記第2の焼結体を接合して接合体を得ることを特徴とする接合体の製造方法。
Such an object is achieved by the present inventions (1) to ( 2 ) below.
(1) A first sintered body and a second sintered body , which are mainly composed of a calcium phosphate compound and have different sintering temperatures, are prepared.
A temperature between the sintering temperature of the first sintered body and the sintering temperature of the second sintered body in a state where the first sintered body and the second sintered body are in direct pressure contact with each other. And manufacturing the joined body characterized in that the joined body is obtained by joining the first sintered body and the second sintered body.
これにより、第1の焼結体および第2の焼結体を容易かつ確実に接合して、接合体を得ることができる。
また、リン酸カルシウム系化合物は、生体親和性が高く、人工骨や人工歯根等の骨補填材の構成材料として有用な材料である。
また、2つの焼結体に対して再焼結に必要十分な熱エネルギーが供給され、接合体をより確実に得ることができる。
Thereby, a 1st sintered compact and a 2nd sintered compact can be joined easily and reliably, and a joined body can be obtained.
In addition, calcium phosphate compounds have high biocompatibility and are useful as constituent materials for bone prosthetic materials such as artificial bones and artificial tooth roots.
Moreover, necessary and sufficient thermal energy for re-sintering is supplied to the two sintered bodies, and the joined body can be obtained more reliably.
(2) 主としてリン酸カルシウム系化合物で構成された、互いに空孔率の異なる第1の焼結体および第2の焼結体を用意し、
前記第1の焼結体および前記第2の焼結体を直接圧接した状態で、焼成して、前記第1の焼結体および前記第2の焼結体を接合して接合体を得ることを特徴とする接合体の製造方法。
(2) preparing a first sintered body and a second sintered body mainly composed of a calcium phosphate compound and having different porosity,
The first sintered body and the second sintered body are directly pressed and fired, and the first sintered body and the second sintered body are joined to obtain a joined body. The manufacturing method of the joined body characterized by these.
これにより、第1の焼結体および第2の焼結体を容易かつ確実に接合して、接合体を得ることができる。Thereby, a 1st sintered compact and a 2nd sintered compact can be joined easily and reliably, and a joined body can be obtained.
また、リン酸カルシウム系化合物は、生体親和性が高く、人工骨や人工歯根等の骨補填材の構成材料として有用な材料である。In addition, calcium phosphate compounds have high biocompatibility and are useful as constituent materials for bone prosthetic materials such as artificial bones and artificial tooth roots.
また、これにより、1つの接合体の各部において、異なる機能を付与することができる。Moreover, thereby, a different function can be provided in each part of one joined body.
本発明によれば、2つの焼結体同士を容易かつ確実に接合して、接合体を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to easily and reliably join two sintered bodies to obtain a joined body.
また、2つの焼結体同士を直接圧接した状態で、焼成して接合することで、また、2つの焼結体を一度焼成しているので、焼成の際の焼結による収縮が小さく、寸法精度の高い接合体が得られる。 In addition, the two sintered bodies are fired and joined in a state where they are directly pressed together, and since the two sintered bodies are fired once, the shrinkage caused by the sintering during the firing is small, and the dimensions A bonded body with high accuracy can be obtained.
また、接合面に接合を担う介在物、例えば樹脂成分等の生体に悪影響を及ぼす物質を用いないため、生体安全性が高い。 Moreover, since the inclusion which bears joining to a joining surface, for example, the substance which has a bad influence on living bodies, such as a resin component, is not used, biological safety is high.
また、特性(例えば、空孔率)が異なる焼結体同士を接合することによって、1つの接合体の各部において、異なる機能を付与することができる。 Moreover, a different function can be provided in each part of one joined body by joining sintered bodies having different characteristics (for example, porosity).
さらに、位置決め手段を設けることにより、2つの焼結体の間の位置ズレを防止し、より寸法精度の高い接合体を得ることができる。 Furthermore, by providing the positioning means, it is possible to prevent positional displacement between the two sintered bodies and obtain a bonded body with higher dimensional accuracy.
以下、本発明の接合体の製造方法および接合体を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of a joined body and the joined body of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
以下、本発明の接合体を骨補填材、特に椎弓スペーサに適用した場合を代表に説明する。 Hereinafter, a case where the joined body of the present invention is applied to a bone grafting material, particularly a vertebral arch spacer will be described as a representative.
図1は、本発明の接合体を椎弓スペーサに適用した場合の実施形態を示す斜視図である。また、図2は、図1に示す椎弓スペーサの使用方法を説明するための図であり、(a)は、椎弓を切断した状態を示し、(b)は、椎弓スペーサを装着した状態を示す。 FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment when the joined body of the present invention is applied to a vertebral spacer. 2 is a view for explaining a method of using the vertebral spacer shown in FIG. 1, (a) shows a state where the vertebral arch is cut, and (b) shows that the vertebral spacer is attached. Indicates the state.
なお、以下の説明では、椎弓スペーサを椎弓に装着した状態を基準にして、患者の腹側(脊柱管側)を「前」、背側を「後」と言う。 In the following description, the patient's ventral side (vertebral canal side) is referred to as “front” and the dorsal side is referred to as “rear”, based on the state where the vertebral spacer is attached to the vertebral arch.
図1に示す椎弓スペーサ1は、平面視形状がほぼ台形状をなすブロック体で構成されている。また、椎弓スペーサ1の後端部には、側方に突出する一対のフランジ部10、10が設けられている。
The
この椎弓スペーサ1は、脊柱管狭窄症や後縦靭帯骨化症等の脊椎疾患に対する外科的手術の手技の1つである骨形成的脊柱管拡大術において用いられるものである。
The
具体的には、椎弓スペーサ1は、図2(a)に示すように、椎弓42を切断し、図2(b)に示すように、この切断により形成された椎弓42の切断部(骨欠損部)46に介挿、設置(装着)される。
Specifically, the
以下、説明の便宜上、切断された椎弓42のうち、椎骨47から分離された棘突起41側の椎弓42を棘突起側椎弓42aと、椎骨47(椎体)側の椎弓42を椎骨側椎弓42bという。また、棘突起側椎弓42aの切断面を棘突起側切断面43と、椎骨側椎弓42bの切断面を椎骨側切断面44という。
Hereinafter, for convenience of explanation, among the cut
切断部46に椎弓スペーサ1を設置した状態で、側面1a、1bに、それぞれ、棘突起側切断面43と椎骨側切断面44が当接する。これにより、棘突起側椎弓42aと椎骨側椎弓42bとの距離を一定に保つことができる。
With the
また、この状態で、各フランジ部10、10が、それぞれ棘突起側椎弓42aおよび椎骨側椎弓42bの端部外側に当接する。これにより、椎弓スペーサ1の椎弓42に対する位置決めがなされる。
Further, in this state, the
また、椎弓スペーサ1の前面111は、凹曲面で構成されている。これにより、椎弓42に装着した状態で、椎弓スペーサ1は、脊髄神経を圧迫するのを効果的に防止することができる。
In addition, the
このような椎弓スペーサ1は、前方部分を構成する第1の焼結体11と、後方部分を構成する第2の焼結体12とを接合して得られた接合体である。
各焼結体11、12は、それぞれ主としてセラミックス材料で構成されるものである。
Such a
Each of the
このセラミックス材料としては、例えば、リン酸カルシウム系化合物、アルミナ、マグネシア、ベリリア、ジルコニア、フォルステライト、ステアタイト、ワラステナイト、ジルコン、ムライト、コージライト、スポジュメン、チタン酸アルミニウム、スピネル、チタン酸バリウム、PZT、PLZT、フェライト、窒化ケイ素、サイアロン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステン等のうちの、少なくとも1種で構成されるものが挙げられる。 Examples of the ceramic material include calcium phosphate compounds, alumina, magnesia, beryllia, zirconia, forsterite, steatite, wollastonite, zircon, mullite, cordierite, spojumen, aluminum titanate, spinel, barium titanate, PZT, Examples include PLZT, ferrite, silicon nitride, sialon, aluminum nitride, boron nitride, titanium nitride, silicon carbide, boron carbide, titanium carbide, tungsten carbide, and the like.
特に、セラミックス材料としては、リン酸カルシウム系化合物を主成分とするものが好ましい。すなわち、焼結体としては、主としてリン酸カルシウム系化合物で構成されているものが好ましい。リン酸カルシウム系化合物は、生体親和性が高く、人工骨や人工歯根等の骨補填材の構成材料として有用な材料である。 In particular, the ceramic material is preferably composed mainly of a calcium phosphate compound. That is, the sintered body is preferably composed mainly of a calcium phosphate compound. Calcium phosphate compounds have high biocompatibility and are useful materials as constituent materials for bone prosthetic materials such as artificial bones and artificial tooth roots.
また、リン酸カルシウム系化合物は、カルシウムイオン、リン酸イオンおよびその他のイオンがイオン結合して形成されたものである。リン酸カルシウム系化合物を主材料とする焼結体同士を接合すると、接合面付近において、分子間力による接合体を得ることができる。 The calcium phosphate compound is formed by ionic bonding of calcium ions, phosphate ions and other ions. When sintered bodies containing a calcium phosphate compound as a main material are joined together, a joined body by intermolecular force can be obtained in the vicinity of the joining surface.
このように、本発明の接合体の製造方法は、特に、リン酸カルシウム系化合物を主成分とする焼結体同士の接合に好適に適用される。 As described above, the method for producing a joined body of the present invention is particularly suitably applied to joining sintered bodies having a calcium phosphate compound as a main component.
リン酸カルシウム系化合物としては、例えば、ハイドロキシアパタイト、リン酸3カルシウム、フッ素アパタイトのようなハロゲン化アパタイト等が挙げられるが、特に、ハイドロキシアパタイトを主成分とするものであるのがより好ましい。ハイドロキシアパタイトは、骨の無機成分と同様の構造であるため、特に優れた生体親和性を有し、骨補填材の構成材料としてより有用な材料である。 Examples of the calcium phosphate compound include hydroxyapatite, tricalcium phosphate, halogenated apatite such as fluorapatite, and the like, and it is more preferable that the main component is hydroxyapatite. Since hydroxyapatite has a structure similar to that of the inorganic component of bone, it has a particularly excellent biocompatibility and is a more useful material as a constituent material of a bone prosthetic material.
また、各焼結体11、12は、それぞれ、その空孔率が60%以下であるのが好ましく、55%以下であるのがより好ましい。このように、空孔率が比較的小さい焼結体、すなわち、比較的緻密な焼結体であれば、後述するような接合体の製造方法において、比較的大きな圧力で、焼結体11、12同士を圧接した場合でも破壊するのを好適に防止することができる。
The
また、各焼結体11、12は、その空孔率が互いにほぼ等しいものであってもよいが、互いに異なっているのが好ましい。
In addition, the
例えば、第1の焼結体11の空孔率を第2の焼結体12の空孔率に比べて大きく設定することができる。
For example, the porosity of the first sintered
この場合、第1の焼結体11では、効率のよい体液流通が可能となり、棘突起側切断面43および椎骨側切断面44からの骨伝導を促進させることができる。その結果、椎弓スペーサ1と椎弓42とが効率よく癒合するようになり、早期の骨形成を図ることができる。一方、第2の焼結体12において、椎弓スペーサ1全体の機械的強度を確保することができる。
In this case, in the first sintered
また、各焼結体11、12は、異なる材料で構成することもできるが、同種の材料で構成されているのが好ましい。各焼結体11、12を同種の材料で構成することにより、これらの間の熱膨張率の差を小さくすることができるため、焼結体11、12同士を接合する際の焼成において、熱膨張差に伴う第1の焼結体11と第2の焼結体12との位置ズレを防止することができる。その結果、高い寸法精度の椎弓スペーサ1を得ることができる。
Moreover, although each sintered compact 11 and 12 can also be comprised with a different material, it is preferable that it is comprised with the same kind of material. By constituting each sintered
以下、第1の焼結体11と第2の焼結体12とを接合して、椎弓スペーサ1を製造する方法(本発明の接合体の製造方法)について説明する。
Hereinafter, a method of manufacturing the
<第1実施形態>
まず、本発明の接合体の製造方法の第1実施形態について説明する。
<First Embodiment>
First, 1st Embodiment of the manufacturing method of the conjugate | zygote of this invention is described.
図3は、本発明の接合体の製造方法の第1実施形態を示す図であり、(a)は接合する前の状態、(b)は接合した後の状態をそれぞれ示している。
なお、以下の説明では、図3中、上側を「上」、下側を「下」と言う。
FIG. 3 is a diagram showing a first embodiment of a method for manufacturing a joined body according to the present invention, where (a) shows a state before joining, and (b) shows a state after joining.
In the following description, in FIG. 3, the upper side is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
[1]第1の焼結体11および第2の焼結体12の製造工程
まず、第1の焼結体11および第2の焼結体12の形状に対応する成形体を製造する。
[1] Manufacturing Process of
この成形体は、例えば、I:セラミックス原料粉末を含むスラリーを、所定の型内に充填して、成形する方法、II:前記スラリーに対して、沈殿または遠心分離により固形分を偏在させる方法、III:前記スラリーを所定の型内に入れ、脱水処理し、固形分を型内に残す方法、IV:圧縮成形法(粉末の場合、圧粉成形)、V:セラミックス原料粉末と水状の糊とを混ぜ、これを型に入れ乾燥させる方法等、種々の方法により製造することができる。なお、前記スラリーは、予めスプレードライ法などにより造粒した二次粒子をセラミックス原料粉末として含むものであっても良い。 This molded body is, for example, I: a method in which a slurry containing ceramic raw material powder is filled in a predetermined mold and molded, II: a method in which solid content is unevenly distributed to the slurry by precipitation or centrifugation, III: A method in which the slurry is put into a predetermined mold and dehydrated to leave a solid content in the mold, IV: a compression molding method (in the case of powder, compacting), V: a ceramic raw material powder and a water paste Can be produced by various methods such as mixing and drying in a mold. The slurry may contain secondary particles granulated in advance by a spray drying method or the like as a ceramic raw material powder.
得られた成形体に対しては、例えば、自然乾燥、温風乾燥、フリーズドライ、真空乾燥等の方法により、乾燥がなされる。 The obtained molded body is dried by, for example, natural drying, hot air drying, freeze drying, vacuum drying, or the like.
なお、成形体には、成形後、例えば、切断、切削、研削、研磨等の機械加工を施してもよい。 Note that the molded body may be subjected to machining such as cutting, cutting, grinding, and polishing after the molding.
次に、このようにして得られた成形体を、例えば炉等で焼成して焼結することにより、焼結体が得られる。この時の焼成温度は、例えばセラミックス材料がリン酸カルシウム系化合物である場合、700〜1300℃程度であるのが好ましい。 Next, the molded body thus obtained is fired and sintered in a furnace, for example, to obtain a sintered body. For example, when the ceramic material is a calcium phosphate compound, the firing temperature at this time is preferably about 700 to 1300 ° C.
なお、各焼結体11、12の空孔率は、例えば、セラミックス原料粉体合成の条件(1次粒子径、1次粒子分散状態等)、セラミックス原料粉体の条件(平均粒径、仮焼成の有無、粉砕処理の有無等)、スラリーの攪拌起泡の条件(界面活性剤の種類、スラリーを攪拌する攪拌力等)、成形体の焼成条件(焼成雰囲気、焼成温度等)等を適宜設定することにより、所望の値に設定することができる。
The porosity of each of the
また、焼結体は、市販されているものを用いるようにしてもよい。
また、焼結体は、ほぼ完全に焼結に至った焼結体であってもよく、完全に焼結には至らない焼結体(仮焼結体)であってもよい。
Moreover, you may make it use what is marketed as a sintered compact.
The sintered body may be a sintered body that has been almost completely sintered, or may be a sintered body that is not completely sintered (temporarily sintered body).
[2]第1の焼結体11と第2の焼結体12との圧接工程
次に、図3(a)に示すように、第2の焼結体12の前面121に、第1の焼結体11の後面112が当接するように、第1の焼結体11を載置する。さらに、第1の焼結体11の上に、図3(a)に示すような直方体状の治具20を載置する。
[2] Pressure welding process of first
これにより、治具20の自重によって、第1の焼結体11が下方に向かって押圧され、第1の焼結体11と第2の焼結体12との間の接触面には、両者を圧接するような圧力が作用する。
Thereby, the first
圧接する際の圧力の大きさは、各焼結体11、12が損傷を受けない程度で、できるだけ大きいほうが好ましい。具体的には、圧力の大きさは、0.05〜5kgf/cm2であるのが好ましく、0.1〜3kgf/cm2であるのがより好ましい。圧力の大きさが前記下限値より小さいと、後述する焼成の際の温度や時間等によっては、各焼結体11、12同士を十分に接合できないおそれがある。一方、圧力の大きさが前記上限値より大きいと、各焼結体11、12に、破損(例えば、割れや欠け等)が生じるおそれがある。
The magnitude of the pressure at the time of press contact is preferably as large as possible so that the
治具20の構成材料としては、前記の焼結体で挙げたセラミックス材料の他、例えば、各種金属材料、各種ガラス材料、各種炭素系材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、治具20の構成材料としては、セラミックス材料を主とするものが好ましい。セラミックス材料は、融点が高く、高温時での硬度が高いことより、各焼結体11、12を焼成する際に溶融または軟化し難く、治具20の構成材料として好ましい。
Examples of the constituent material of the
また、セラミックス材料としては、アルミナおよびリン酸カルシウム系化合物の少なくとも一方を主成分とするものが好ましい。これらのものは、熱膨張率が小さく、耐熱性が高い。したがって、各焼結体11、12を焼成する際に、各焼結体11、12に対して、均一かつ安定的に圧力を与えることができるため、治具20の構成材料として特に好ましい。
Moreover, as a ceramic material, what has at least one of an alumina and a calcium-phosphate type compound as a main component is preferable. These have a low coefficient of thermal expansion and high heat resistance. Therefore, when firing each
なお、治具20の構成材料としては、各焼結体11、12を焼成する際に、第1の焼結体11と接合し難い材料を選択するのが好ましい。例えば、第1の焼結体11がハイドロキシアパタイトを主材料として構成される場合、治具20の構成材料としては、アルミナを主成分とするものが好適である。
As a constituent material of the
なお、治具20の形状は、各焼結体11、12に圧力を加えることができれば、特に限定されない。
The shape of the
[3]第1の焼結体11および第2の焼結体12の焼成工程
次に、前記工程[2]の状態を維持しつつ、各焼結体11、12に対して焼成を施す。これにより、第1の焼結体11と第2の焼結体12の接触面には、焼成する際の熱エネルギーが与えられる。その結果、接触面で接触している第1の焼結体11および第2の焼結体12の結晶粒同士に新たな結合が生じ、第1の焼結体11と第2の焼結体12とが接合され、図3(b)に示す椎弓スペーサ1が得られる。
[3] Firing step of first
この焼成の際の温度は、各焼結体11、12の構成材料に応じて適宜設定され、特に限定されない。焼成の際の温度は、例えば、第1の焼結体11および第2の焼結体12の焼結温度が異なる場合、第1の焼結体11の焼結温度と第2の焼結体12の焼結温度との間の温度とするのが好ましく、また、第1の焼結体11および第2の焼結体12の焼結温度が等しい場合、第1の焼結体11の焼結温度および第2の焼結体12の焼結温度とほぼ等しい温度とするのが好ましい。
The temperature at the time of firing is appropriately set according to the constituent materials of the
前者の場合において、例えば、第1の焼結体11の構成材料がアルミナ、第2の焼結体12の構成材料がハイドロキシアパタイトである場合、アルミナの焼結温度が1000〜1800℃程度であるのに対し、ハイドロキシアパタイトの焼結温度が900〜1300℃程度であるので、焼成の際の温度は、1000〜1300℃程度であるのが好ましく、1100〜1250℃程度であるのがより好ましい。
In the former case, for example, when the constituent material of the first
このように、第1の焼結体11および第2の焼結体12のそれぞれの焼結温度が異なる場合、または等しい場合のいずれにおいても、各焼結体11、12を焼成する際の温度が前記下限値より低いと、各焼結体11、12に、再焼結に必要な熱エネルギーが十分に供給されず、各焼結体11、12を十分に接合することができないおそれがある。一方、焼成の際の温度が前記上限値より高いと、各焼結体11、12の再焼結が急速に進みやすく、過焼結となって、得られた椎弓スペーサ(接合体)1の機械的強度が低下するおそれがある。
Thus, in the case where the sintering temperatures of the first
焼成の際の時間は、前記焼成温度等によっても若干異なり、特に限定されないが、0.1〜10時間程度であるのが好ましく、1〜5時間程度であるのがより好ましい。焼成の際の時間が前記下限値より短いと、各焼結体11、12に、再焼結に必要な熱エネルギーが十分に供給されず、各焼結体11、12を十分に接合することができないおそれがある。一方、焼成の際の時間が前記上限値より長いと、各焼結体11、12の再焼結が進みやすく、過焼結となって、得られた椎弓スペーサ1の機械的強度が低下するおそれがある。
The time for firing varies slightly depending on the firing temperature and the like, and is not particularly limited. However, it is preferably about 0.1 to 10 hours, more preferably about 1 to 5 hours. If the firing time is shorter than the lower limit value, the
焼成の際の雰囲気としては、特に限定されないが、例えば、大気、酸素等の酸化性雰囲気、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の不活性雰囲気、水素、一酸化炭素等の還元性雰囲気、減圧雰囲気等が挙げられる。 The atmosphere at the time of firing is not particularly limited, but for example, an oxidizing atmosphere such as air or oxygen, an inert atmosphere such as nitrogen, helium, neon, or argon, a reducing atmosphere such as hydrogen or carbon monoxide, or a reduced pressure atmosphere Etc.
以上のような焼成は、必要に応じて、各焼結体11、12に対して複数回繰り返し行うようにしてもよい。
The above baking may be repeated a plurality of times for each of the
このようにして得られた椎弓スペーサ1は、接合用材料を用いることなく、焼結体同士が直接接合されている。したがって、接合体中に生体に悪影響を及ぼす物質、例えば、接合用材料中の樹脂成分等が残留するおそれがない。このため、椎弓スペーサ1を生体内に留置した場合、前述のような物質(成分)の溶出等がなく、安全性が高い。
The
<第2実施形態>
次に、本発明の接合体の製造方法の第2実施形態について説明する。
Second Embodiment
Next, 2nd Embodiment of the manufacturing method of the conjugate | zygote of this invention is described.
図4は、本発明の接合体の製造方法の第2実施形態を示す図である。
なお、以下の説明では、図4中、上側を「上」、下側を「下」と言う。
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the method for manufacturing a joined body according to the present invention.
In the following description, in FIG. 4, the upper side is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
以下、第2実施形態について説明するが、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Hereinafter, although the second embodiment will be described, the description will focus on the differences from the first embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
第2実施形態では、第1の焼結体11および第2の焼結体12が位置決め手段を備えることが異なり、それ以外は、前記第1実施形態と同様である。
The second embodiment is different from the first embodiment except that the first
図4に示すように、第1の焼結体11の後面(接合面)112の長手方向のほぼ中央部には、下方に向かって突出する凸条117が形成されている。この凸条117は、その長さが第1の焼結体11の厚さ(短手方向の長さ)とほぼ等しく設定されている。
As shown in FIG. 4, a
一方、第2の焼結体12の前面(接合面)121の長手方向のほぼ中央部には、溝127が形成されている。この溝127は、その長さが第2の焼結体12の厚さ(短手方向の長さ)とほぼ等しく設定されている。
On the other hand, a
第1の焼結体11を第2の焼結体12に重ね合わせることにより、凸条117が溝127に挿入し、係合する。すなわち、本実施形態では、凸条117と溝127とにより位置決め手段が構成されている。
By superimposing the first
このような位置決め手段を設けることにより、各焼結体11、12を焼成する際に、第1の焼結体11の第2の焼結体12の長手方向への位置ズレを防止し、寸法精度の高い椎弓スペーサ(接合体)1を得ることができる。
By providing such positioning means, when each sintered
また、位置決め手段は、各焼結体11、12の接合面に設けられているので、目的とする椎弓スペーサ1の形状に影響を与えるのを防止することができる。
Moreover, since the positioning means is provided on the joint surface of each of the
特に、凸条117の長さが第1の焼結体11の厚さとほぼ等しく設定され、かつ、溝127の長さが第2の焼結体12の厚さとほぼ等しく設定されているので、位置決め手段は、完成した椎弓スペーサ1に内包されるようになる。これにより、例えば、椎弓スペーサ1を、椎弓42の切断部(骨欠損部)46に設置する際に、位置決め手段が不要な箇所に接触することを防止することができ、その操作を確実に行うことができる。
In particular, the length of the
なお、凸条117が溝127に嵌合するように構成すると、第1の焼結体11の第2の焼結体12の長手方向への位置ズレをより確実に防止することができ、より寸法精度の高い椎弓スペーサ1を得ることができる。
In addition, if it comprises so that the protruding item |
また、位置決め手段は、第1の焼結体11と第2の焼結体12との位置ズレを防止することができれば、その構成(例えば、形成位置や形状等)は、特に限定されない。
In addition, as long as the positioning means can prevent the positional deviation between the first
<第3実施形態>
次に、本発明の接合体の製造方法の第3実施形態について説明する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the method for manufacturing a joined body according to the present invention will be described.
図5は、本発明の接合体の製造方法の第3実施形態を示す図であり、(a)は、第1の焼結体を後方から見た図、(b)は、第2の焼結体を前方から見た図である。 FIG. 5 is a view showing a third embodiment of the method for manufacturing a joined body according to the present invention, where (a) is a view of the first sintered body as seen from the rear, and (b) is a view of the second sintered body. It is the figure which looked at the united body from the front.
以下、第3実施形態について説明するが、前記第1および第2実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 In the following, the third embodiment will be described. The description will focus on the differences from the first and second embodiments, and the description of the same matters will be omitted.
第3実施形態では、位置決め手段の構成が異なり、それ以外は、前記第2実施形態と同様である。 In the third embodiment, the configuration of the positioning means is different, and the rest is the same as in the second embodiment.
図5(a)に示すように、凸条117の長手方向のほぼ中央部には、凸条117の側方に突出する一対の突起117a、117aが形成されている。一方、図5(b)に示すように、溝127の長手方向のほぼ中央部には、溝127の側方に突出する一対の凹部127a、127aが形成されている。
As shown in FIG. 5A, a pair of
第1の焼結体11を第2の焼結体12に重ね合わせると、凸条117が溝127に挿入して係合するとともに、各突起117aが各凹部127aにそれぞれ挿入する。これにより、第1の焼結体11の第2の焼結体12の長手方向および短手方向への位置ズレを防止することができる。
When the first
<第4実施形態>
次に、本発明の接合体の製造方法の第4実施形態について説明する。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the method for manufacturing a joined body according to the present invention will be described.
図6は、本発明の接合体の製造方法の第4実施形態を示す図である。
なお、以下の説明では、図6中、上側を「上」、下側を「下」と言う。
FIG. 6 is a diagram showing a fourth embodiment of a method for manufacturing a joined body according to the present invention.
In the following description, in FIG. 6, the upper side is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
第4実施形態について説明するが、前記第1および第2実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Although the fourth embodiment will be described, the differences from the first and second embodiments will be mainly described, and the description of the same matters will be omitted.
第4実施形態では、位置決め手段の形状が異なり、それ以外は、前記第2実施形態の接合体の製造方法と同様である。 In the fourth embodiment, the shape of the positioning means is different, and other than that is the same as the manufacturing method of the joined body of the second embodiment.
図6に示すように、第1の焼結体11の後面112のほぼ中央部には、下方に向かって突出する突起部118が形成されている。一方、第2の焼結体12の前面121のほぼ中央部には、穴部128が形成されている。
As shown in FIG. 6, a projecting
第1の焼結体11を第2の焼結体12に重ね合わせると、突起部118が穴部128に挿入して係合する。これにより、第1の焼結体11の第2の焼結体12の長手方向および短手方向への位置ズレを防止することができる。
When the first
本実施形態では、位置決め手段の大きさを小さく設定することができる。すなわち、各焼結体11、12の接合面の面積を比較的大きく設定することができる。これにより、第1の焼結体11を第2の焼結体12に重ね合わせた際の接触面積を十分に大きくすることができる。その結果、第1の焼結体11および第2の焼結体12の接合強度をより大きくすることができる。
In the present embodiment, the size of the positioning means can be set small. That is, the area of the joining surface of each of the
なお、前述したような実施形態において用いる治具20には、必要に応じて、各焼結体11、12を焼成する際に、治具20と第1の焼結体11とが接合するのを防止する接合防止手段を設けるようにしてもよい。
In the
この接合防止手段としては、例えば、治具20の表面に設けられた複数の凹部や剥離材層等で構成することができる。
As this joining prevention means, for example, it can be constituted by a plurality of recesses or a release material layer provided on the surface of the
前者の場合、凹部は、例えば、不連続なものであってもよく、互いに連続するもの(溝)であってもよい。また、凹部を溝で構成する場合、各溝は、互いにほぼ平行となるように設けるようにしてもよく、一部で交差、分岐等するように設けるようにしてもよい。 In the former case, the recesses may be, for example, discontinuous or continuous (grooves). When the concave portion is constituted by a groove, the grooves may be provided so as to be substantially parallel to each other, or may be provided so as to partially intersect, branch, or the like.
後者の場合、剥離材層の構成材料には、第1の焼結体11または第2の焼結体12と接合し難い材料が選択され、特に限定されないが、前記の焼結体で挙げたセラミックス材料の他に、例えば、各種ガラス材料、シリコン、窒化ホウ素、グラファイト等を主成分とする材料が挙げられる。
In the latter case, a material that is difficult to be bonded to the first
このような接合防止手段を設けることにより、各焼結体11、12を焼成する際に、治具20と第1の焼結体11とが接合するのを好適に防止することができ、得られた椎弓スペーサ(接合体)1が破損するのをより確実に防止しつつ、椎弓スペーサ1を治具20から容易かつ確実に離脱させることができる。
By providing such a joining prevention means, it is possible to suitably prevent the
以上、本発明の接合体の製造方法および接合体を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。 As mentioned above, although the manufacturing method and joined body of the conjugate | zygote of this invention were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to these.
例えば、本発明の接合体の製造方法は、3つ以上の焼結体を接合する場合に適用することもできる。 For example, the method for manufacturing a joined body of the present invention can also be applied when three or more sintered bodies are joined.
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.焼結体の製造
1−1.第1の焼結体の製造
(サンプルNo.1A)
まず、水酸化カルシウムスラリーとリン酸水溶液から公知の湿式合成法によりハイドロキシアパタイトスラリーとした。これをスプレードライ法により乾燥した後、大気炉において700℃で仮焼成を行うことにより、球状粉体を得た。
Next, specific examples of the present invention will be described.
1. 1. Production of sintered body 1-1. Production of first sintered body (Sample No. 1A)
First, a hydroxyapatite slurry was prepared from a calcium hydroxide slurry and an aqueous phosphoric acid solution by a known wet synthesis method. This was dried by a spray drying method, and then calcined at 700 ° C. in an atmospheric furnace to obtain a spherical powder.
次に、得られたハイドロキシアパタイトの球状粉体と高分子化合物水溶液とを混合し、撹拌することにより、混合液に気泡を生じさせた。この混合物を乾燥させ、これにより、成形体を得た。 Next, the obtained hydroxyapatite spherical powder and the polymer compound aqueous solution were mixed and stirred to form bubbles in the mixed solution. This mixture was dried to obtain a molded body.
焼結後の収縮を計算し、バンドソー、マシニングセンターを用いて、成形体を、焼結後に図3に示す第1の焼結体11と等しい形状になるように、それぞれ加工した。
The shrinkage after sintering was calculated, and using a band saw and a machining center, the compact was processed so as to have a shape equal to that of the first
この成形体を大気炉に入れ、1200℃で4時間焼成することにより、図3に示す第1の焼結体11と等しい形状の焼結体を得た。
This molded body was placed in an atmospheric furnace and fired at 1200 ° C. for 4 hours to obtain a sintered body having the same shape as the first
なお、得られた焼結体は、寸法:幅18mm×厚さ8mm×高さ5.1mm、空孔率:50%であった。 The obtained sintered body had dimensions: width 18 mm × thickness 8 mm × height 5.1 mm, and porosity: 50%.
(サンプルNo.2A)
混合液の撹拌時間を短くして、混合液中に生じる気泡数を少なくした以外は、前記サンプルNo.1Aと同様にして、焼結体を製造した。
(Sample No. 2A)
Except for shortening the stirring time of the mixed solution and reducing the number of bubbles generated in the mixed solution, the sample No. A sintered body was produced in the same manner as in 1A.
なお、得られた焼結体の空孔率は30%であった。 Note that the porosity of the obtained sintered body was 30%.
(サンプルNo.3A)
ハイドロキシアパタイトの球状粉体を2t/cm2の加圧力でラバープレスすることにより、成形体を得るようにした以外は、前記サンプルNo.1Aと同様にして、焼結体を製造した。
なお、得られた焼結体の空孔率は約0%であった。
(Sample No. 3A)
Except that the molded product was obtained by rubber pressing a spherical powder of hydroxyapatite with a pressing force of 2 t / cm 2, the above sample No. A sintered body was produced in the same manner as in 1A.
In addition, the porosity of the obtained sintered body was about 0%.
(サンプルNo.4A)
得られた焼結体の形状を、図4に示す第1の焼結体11と等しい形状にした以外は、サンプルNo.1Aと同様にして、焼結体を製造した。
(Sample No. 4A)
Except that the shape of the obtained sintered body was the same as that of the first
(サンプルNo.5A)
得られた焼結体の形状を、図5に示す第1の焼結体11と等しい形状にした以外は、サンプルNo.1Aと同様にして、焼結体を製造した。
(Sample No. 5A)
Sample No. 5 was obtained except that the shape of the obtained sintered body was the same as that of the first
(サンプルNo.6A)
得られた焼結体の形状を、図6に示す第1の焼結体11と等しい形状にした以外は、サンプルNo.1Aと同様にして、焼結体を製造した。
(Sample No. 6A)
Except that the shape of the obtained sintered body was the same as that of the first
1−2.第2の焼結体の製造
(サンプルNo.1B)
得られた焼結体の形状を、図3に示す第2の焼結体12と等しい形状にした以外は、サンプルNo.1Aと同様にして、焼結体を製造した。
なお、得られた焼結体は、寸法:幅24mm×厚さ8mm×高さ4.6mmであった。
1-2. Production of second sintered body (Sample No. 1B)
Except that the shape of the obtained sintered body was the same as that of the second
The obtained sintered body had dimensions: width 24 mm × thickness 8 mm × height 4.6 mm.
(サンプルNo.2B)
混合液の撹拌時間を短くして、混合液中に生じる気泡数を少なくした以外は、前記サンプルNo.1Bと同様にして、焼結体を製造した。
なお、得られた焼結体の空孔率は30%であった。
(Sample No. 2B)
Except for shortening the stirring time of the mixed solution and reducing the number of bubbles generated in the mixed solution, the sample No. A sintered body was produced in the same manner as in 1B.
Note that the porosity of the obtained sintered body was 30%.
(サンプルNo.3B)
ハイドロキシアパタイトの球状粉体を2t/cm2の加圧力でラバープレスすることにより、成形体を得るようにした以外は、前記サンプルNo.1Bと同様にして、焼結体を製造した。
なお、得られた焼結体の空孔率は約0%であった。
(Sample No. 3B)
Except that the molded product was obtained by rubber pressing a spherical powder of hydroxyapatite with a pressing force of 2 t / cm 2, the above sample No. A sintered body was produced in the same manner as in 1B.
In addition, the porosity of the obtained sintered body was about 0%.
(サンプルNo.4B)
得られた焼結体の形状を、図4に示す第2の焼結体12と等しい形状にした以外は、サンプルNo.2Bと同様にして、焼結体を製造した。
(Sample No. 4B)
Except that the shape of the obtained sintered body was the same as that of the second
(サンプルNo.5B)
得られた焼結体の形状を、図5に示す第2の焼結体12と等しい形状にした以外は、サンプルNo.2Bと同様にして、焼結体を製造した。
(Sample No. 5B)
Except that the shape of the obtained sintered body was the same as that of the second
(サンプルNo.6B)
得られた焼結体の形状を、図6に示す第2の焼結体12と等しい形状にした以外は、サンプルNo.2Bと同様にして、焼結体を製造した。
(Sample No. 6B)
Except that the shape of the obtained sintered body was the same as that of the second
(サンプルNo.7B)
焼結体の構成材料をリン酸3カルシウムとした以外は、前記サンプルNo.2Bと同様にして、焼結体を製造した。
なお、得られた焼結体の空孔率は30%であった。
(Sample No. 7B)
Except that the constituent material of the sintered body was tricalcium phosphate, the sample No. A sintered body was produced in the same manner as 2B.
Note that the porosity of the obtained sintered body was 30%.
2.椎弓スペーサの製造
以下、各実施例および比較例に示すようにして、それぞれ椎弓スペーサを製造した。
なお、各実施例および比較例において、それぞれ椎弓スペーサを20個ずつ製造した。
2. Manufacture of Lingual Spacer In the following, as shown in each of the examples and comparative examples, each larch spacer was manufactured.
In each example and comparative example, 20 vertebral spacers were manufactured.
(実施例1)
図3(a)に示すように、サンプルNo.2Bに、サンプルNo.1Aを重ねあわせ、その上に治具を載置した。この状態で、2つの焼結体を1200℃×0.05時間で焼成することにより、2つの焼結体を接合して、図3(b)に示す椎弓スペーサ(接合体)を得た。
なお、治具の仕様は、以下に示す通りである。
Example 1
As shown in FIG. 2B, sample no. 1A was piled up and a jig was placed thereon. In this state, the two sintered bodies were fired at 1200 ° C. for 0.05 hours to join the two sintered bodies to obtain a vertebral spacer (joint) shown in FIG. .
The specifications of the jig are as shown below.
構成材料 :アルミナ
重量(圧力) :3500g(2.43kgf/cm2)
Constituent material: Alumina Weight (pressure): 3500 g (2.43 kgf / cm 2 )
(実施例2〜8)
表1に示すように焼成の条件を変更した以外は、それぞれ、前記実施例1と同様にして、椎弓スペーサを得た。
(Examples 2 to 8)
As shown in Table 1, lamina spacers were obtained in the same manner as in Example 1 except that the firing conditions were changed.
(実施例9)
第1の焼結体としてサンプルNo.2Aを、第2の焼結体としてサンプルNo.1Bを用いた以外は、前記実施例3と同様にして椎弓スペーサを得た。
Example 9
Sample No. 1 was used as the first sintered body. 2A as a second sintered body, sample No. A lamina spacer was obtained in the same manner as in Example 3 except that 1B was used.
(実施例10)
第1の焼結体としてサンプルNo.2Aを、第2の焼結体としてサンプルNo.3Bを用いた以外は、前記実施例3と同様にして椎弓スペーサを得た。
(Example 10)
Sample No. 1 was used as the first sintered body. 2A as a second sintered body, sample No. A lamina spacer was obtained in the same manner as in Example 3 except that 3B was used.
(実施例11)
第1の焼結体としてサンプルNo.1Aを、第2の焼結体としてサンプルNo.1Bを用いた以外は、前記実施例3と同様にして椎弓スペーサを得た。
(Example 11)
Sample No. 1 was used as the first sintered body. 1A was used as a second sintered body. A lamina spacer was obtained in the same manner as in Example 3 except that 1B was used.
(実施例12)
第1の焼結体としてサンプルNo.3Aを、第2の焼結体としてサンプルNo.3Bを用いた以外は、前記実施例3と同様にして椎弓スペーサを得た。
(Example 12)
Sample No. 1 was used as the first sintered body. 3A as a second sintered body. A lamina spacer was obtained in the same manner as in Example 3 except that 3B was used.
(実施例13)
第1の焼結体としてサンプルNo.4Aを、第2の焼結体としてサンプルNo.4Bを用いた以外は、前記実施例3と同様にして椎弓スペーサを得た。
(Example 13)
Sample No. 1 was used as the first sintered body. 4A as a second sintered body, sample No. A lamina spacer was obtained in the same manner as in Example 3 except that 4B was used.
(実施例14)
第1の焼結体としてサンプルNo.5Aを、第2の焼結体としてサンプルNo.5Bを用いた以外は、前記実施例3と同様にして椎弓スペーサを得た。
(Example 14)
Sample No. 1 was used as the first sintered body. Sample No. 5A was used as the second sintered body. A lamina spacer was obtained in the same manner as in Example 3 except that 5B was used.
(実施例15)
第1の焼結体としてサンプルNo.6Aを、第2の焼結体としてサンプルNo.6Bを用いた以外は、前記実施例3と同様にして椎弓スペーサを得た。
(Example 15)
Sample No. 1 was used as the first sintered body. 6A as a second sintered body. A lamina spacer was obtained in the same manner as in Example 3 except that 6B was used.
(実施例16)
第1の焼結体としてサンプルNo.2Aを、第2の焼結体としてサンプルNo.7Bを用いた以外は、前記実施例3と同様にして椎弓スペーサを得た。
(Example 16)
Sample No. 1 was used as the first sintered body. 2A as a second sintered body, sample No. A lamina spacer was obtained in the same manner as in Example 3 except that 7B was used.
(比較例)
治具を用いなかった以外は、前記実施例3と同様にして椎弓スペーサを得た。
(Comparative example)
A lamina spacer was obtained in the same manner as in Example 3 except that no jig was used.
3.評価
各実施例および比較例で得られた椎弓スペーサについて、それぞれ第1の焼結体と第2の焼結体とが接合しているか否かを確認した。
3. Evaluation Regarding the lamina spacer obtained in each Example and Comparative Example, it was confirmed whether or not the first sintered body and the second sintered body were joined to each other.
そして、第1の焼結体と第2の焼結体とが接合したものの数を、以下に示す4段階の基準にしたがって、評価した。 And the number of what joined the 1st sintered compact and the 2nd sintered compact was evaluated according to the four-step standard shown below.
◎:19個(95%)以上
○:17個(85%)以上、19個(95%)未満
△:17個(85%)未満
×:接合不可
これらの結果を表1に示す。
A: 19 pieces (95%) or more B: 17 pieces (85%) or more and less than 19 pieces (95%) Δ: Less than 17 pieces (85%) ×: Cannot be joined Table 1 shows the results.
表1に示すように、各実施例では、いずれも、第1の焼結体と第2の焼結体とを接合することが可能であった。 As shown in Table 1, in each Example, it was possible to join the first sintered body and the second sintered body.
特に、焼成の際の温度や時間を設定することによって、より確実に接合できる傾向を示した。 In particular, by setting the temperature and time at the time of firing, there was a tendency to join more reliably.
これに対して、比較例では、第1の焼結体と第2の焼結体とを接合することが困難であった。 On the other hand, in the comparative example, it was difficult to join the first sintered body and the second sintered body.
1 椎弓スペーサ
1a、1b 側面
10 フランジ部
11 第1の焼結体
111、121 前面
112 後面
117 凸条
117a 突起
118 突起部
12 第2の焼結体
127 溝
127a 凹部
128 穴部
20 治具
41 棘突起
42 椎弓
42a 棘突起側椎弓
42b 椎骨側椎弓
43 棘突起側切断面
44 椎骨側切断面
45 脊柱管
46 切断部
47 椎骨
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記第1の焼結体および前記第2の焼結体を直接圧接した状態で、前記第1の焼結体の焼結温度と前記第2の焼結体の焼結温度との間の温度で焼成して、前記第1の焼結体および前記第2の焼結体を接合して接合体を得ることを特徴とする接合体の製造方法。 Preparing a first sintered body and a second sintered body mainly composed of a calcium phosphate compound and having different sintering temperatures ;
A temperature between the sintering temperature of the first sintered body and the sintering temperature of the second sintered body in a state where the first sintered body and the second sintered body are in direct pressure contact with each other. And manufacturing the joined body characterized in that the joined body is obtained by joining the first sintered body and the second sintered body.
前記第1の焼結体および前記第2の焼結体を直接圧接した状態で、焼成して、前記第1の焼結体および前記第2の焼結体を接合して接合体を得ることを特徴とする接合体の製造方法。 The first sintered body and the second sintered body are directly pressed and fired, and the first sintered body and the second sintered body are joined to obtain a joined body. The manufacturing method of the joined body characterized by these.
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