(57)【要約】【課題】生体内に移植しても非吸収性のハイドロキシアパタイトへの転移が少なく、細胞毒性がなく、複雑な立体形状の積層造形物を、簡便かつ効率良く、高強度で寸法精度良く製造し得る積層造形用粉末材料の提供。【解決手段】リン酸カルシウム粉末を含有してなる積層造形用粉末材料であって、下記Ａ）又はＢ）を満たし、かつ前記積層造形用粉末材料を硬化させてなる硬化物のハイドロキシアパタイト（ＨＡｐ）転移率が１％以下である積層造形用粉末材料である。Ａ）前記リン酸カルシウム粉末表面に、リン酸基もしくはカルボキシル基を有する有機化合物が付与され、該有機化合物の付与量が１０，０００ｐｐｍ以下である。Ｂ）リン酸基もしくはカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末を更に含み、該有機化合物の前記リン酸カルシウム粉末に対する混合量が５０質量％以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸カルシウム粉末を含有してなる積層造形用粉末材料であって、
下記Ａ）又はＢ）を満たし、
かつ前記積層造形用粉末材料を硬化させてなる硬化物のハイドロキシアパタイト（ＨＡｐ）転移率が１％以下であることを特徴とする積層造形用粉末材料。
Ａ）前記リン酸カルシウム粉末表面に、リン酸基もしくはカルボキシル基を有する有機化合物が付与され、該有機化合物の付与量が１０，０００ｐｐｍ以下である。
Ｂ）リン酸基もしくはカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末を更に含み、該有機化合物の前記リン酸カルシウム粉末に対する混合量が５０質量％以下である。
【請求項２】
前記リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与量が、１，０００ｐｐｍ以上１０，０００ｐｐｍ以下である請求項１に記載の積層造形用粉末材料。
【請求項３】
前記有機化合物が、１分子当たり２個以上のリン酸基、又は１分子当たり２個以上のカルボキシル基を有する請求項１から２のいずれかに記載の積層造形用粉末材料。
【請求項４】
前記有機化合物が、モノマーである請求項１から３のいずれかに記載の積層造形用粉末材料。
【請求項５】
前記有機化合物が、フィチン酸、エチドロン酸、及びクエン酸から選択される少なくとも１種である請求項１から４のいずれかに記載の積層造形用粉末材料。
【請求項６】
前記有機化合物からなる粉末が水溶性粉末であり、該水溶性粉末が塩の状態では無い請求項１から５のいずれかに記載の積層造形用粉末材料。
【請求項７】
前記リン酸カルシウムが、β−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）、α−リン酸三カルシウム（α−ＴＣＰ）、及びリン酸八カルシウム（ＯＣＰ）から選択される少なくとも１種である請求項１から６のいずれかに記載の積層造形用粉末材料。
【請求項８】
支持体上に、請求項１から７のいずれかに記載の積層造形用粉末材料を用いて所定の厚みの積層造形用粉末材料層を形成する積層造形用粉末材料層形成工程を少なくとも含むことを特徴とする積層造形物の製造方法。
【請求項９】
前記積層造形用粉末材料層に、硬化液をインクジェット法で付与し、前記積層造形用粉末材料層の所定領域を硬化させる層硬化工程を含む請求項８に記載の積層造形物の製造方法。
【請求項１０】
前記層形成工程と前記層硬化工程とを順次繰り返して形成した積層硬化物を焼結する焼結工程を更に含む請求項９に記載の積層造形物の製造方法。
【請求項１１】
前記積層造形用粉末材料層に、レーザー照射及び電子線照射のいずれかを行い前記積層造形用粉末材料層を焼結させる焼結工程を含む請求項８に記載の積層造形物の製造方法。
【請求項１２】
請求項１から７のいずれかに記載の積層造形用粉末材料と、硬化液と、を有することを特徴とする積層造形セット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層造形用粉末材料、積層造形セット、及び積層造形物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、人工骨はステンレス、チタン合金等の金属材料、耐摩耗性のプラスチック等から作られ骨置換術に使われてきた。これらの人工骨は機能不全の関節機能を代行するものであるが、金属材料や耐摩耗性プラスチックは、磨耗や腐食、膨潤等の経時変化を起こすため、長期間使用することができない問題点があった。それに代わる材料として、リン酸カルシウムをベースとしたセラミックスが挙げられる。現在、骨形成の足場を提供するものや、それ自体が骨に経時的に吸収されつつ、新生骨の形成を促進し、将来的に骨置換されるものが知られている。
【０００３】
骨形成の足場を提供する骨補填材としては、例えば、ハイドロキシアパタイト等の骨組織との親和性に優れ、骨組識と介在物なしに直接結合するものが多く使用されている。このような骨補填材を骨欠損部に埋入することにより、骨補填材を足場として速やかに骨修復が行われるが、ハイドロキシアパタイト単独では骨置換が起きないため、残存したハイドロキシアパタイトが生体内で不具合を生じさせる可能性も考えられる。一方、骨置換される骨補填材は、骨組識に埋入することによって骨組織の造骨作用を促進し、骨修復を容易に、かつより速やかに行わせることができる。
【０００４】
このような骨置換される骨補填材の材料としては、例えば、リン酸三カルシウムが知られている。前記リン酸三カルシウムが骨組織に吸収される度合は、前記リン酸三カルシウムの成形体の形状及び形態に依存する。即ち、多孔質体は形態的に表面積が大きく、骨組織に吸収され易く、また食細胞にも貪食され易い。これに対して、緻密質体は、吸収が非常に遅く、かつ食細胞にも貪食され難い。これら形態による性質の違いを利用し、多孔質部分と緻密質部分を組み合わせることで、所望の生体適合性を発現させることが期待できる（特許文献１参照）が、いずれも負荷が大きい大腿骨に適用できるレベルの強度は有しておらず、また、所望の形状に成型加工するには多くの時間を要するのみならず、特に切削の場合には内部構造を有した繊細な加工は不可能である。
【０００５】
３次元ＣＡＤ等で作成された立体形状データを利用して、実立体を製作する技術を総称してラピッドプロトタイピング技法（Ｒａｐｉｄ  Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ）という。前記ラピッドプロトタイピング技法のなかで、高耐熱性粉末を材料とする成形技法を用いると、模型や木型を使わずに鋳型や中子を製作することができるため、極めて迅速な鋳物製造プロセスが実現可能となる。
【０００６】
前記ラピッドプロトタイピング技法は、積層造形法とも呼ばれ、物体の断面形状を積層し、３次元物体を創成するものである。また、前記ラピッドプロトタイピング技法の一種であり、材料として粉末を用いる積層法（粉末固着法）が種々提案されている（例えば、特許文献２〜６参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、「粉末積層法による人工骨成型方法」において、水和反応で硬化する粉体骨材を用いて粉末を積層させることにより、更に強度の高い人工骨を成型する技術が提案されている（特許文献７参照）。しかし、この提案の水和反応による硬化では十分な強度を得ることは難しく、特に大腿骨のような負荷がかかる部位においての適用は困難である。
前記粉末積層造形法は、前記のような繊細加工を行う上では有利ではあるが、前記特許文献７に記載のように、水と反応するリン酸カルシウムの場合は、生体内に移植することで非吸収性のハイドロキシアパタイトへ転移しやすい。そうすると、前述の通り、移植物が長期的に体内に残存し、不具合が発生する恐れがある。
【０００８】
したがって、移植物がそのまま体内で結晶転移せず、いずれ骨置換される状態のまま残存することが望まれる。
そこで、本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、生体内に移植しても非吸収性のハイドロキシアパタイトへの転移が少なく、細胞毒性がなく、複雑な立体形状の積層造形物を、簡便かつ効率良く、高強度で寸法精度良く製造し得る積層造形用粉末材料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】
【０００９】
前記課題を解決するための手段としての本発明の積層造形用粉末材料は、リン酸カルシウム粉末を含有してなる積層造形用粉末材料であって、
下記Ａ）又はＢ）を満たし、
かつ前記積層造形用粉末材料を硬化させてなる硬化物のハイドロキシアパタイト（ＨＡｐ）転移率が１％以下であることを特徴とする。
Ａ）前記リン酸カルシウム粉末表面に、リン酸基もしくはカルボキシル基を有する有機化合物が付与され、該有機化合物の付与量が１０，０００ｐｐｍ以下である。
Ｂ）リン酸基もしくはカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末を更に含み、該有機化合物の前記リン酸カルシウム粉末に対する混合量が５０質量％以下である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、生体内に移植しても非吸収性のハイドロキシアパタイトへの転移が少なく、細胞毒性がなく、複雑な立体形状の積層造形物を、簡便かつ効率良く、高強度で寸法精度良く製造し得る積層造形用粉末材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明で用いられる粉末積層造形装置の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明で用いられる粉末積層造形装置の他の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（積層造形用粉末材料）
本発明の積層造形用粉末材料は、リン酸カルシウム粉末を含有してなり、当該リン酸カルシウム表面にリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物が存在するか、又は、リン酸カルシウム粉末と粉末を含有してなり、当該粉末がリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物であることを特徴とするものであり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
【００１３】
＜リン酸カルシウム粉末＞
前記リン酸カルシウム粉末としては、粉末乃至粒子の形態を有する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、その材質としては、例えば、水酸アパタイト、炭酸アパタイト、フッ化アパタイト、β−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）、α−リン酸三カルシウム（α−ＴＣＰ）、リン酸四カルシウム、リン酸八カルシウム（ＯＣＰ）などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
これらの中でも、骨置換される積層造形物を得る観点から、β−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）、α−リン酸三カルシウム（α−ＴＣＰ）、リン酸八カルシウム（ＯＣＰ）が好ましい。
前記リン酸カルシウムとして、これらの材料で形成された市販品の粒子乃至粉末を使用することができる。前記市販品としては、例えば、β−ＴＣＰ（太平化学産業株式会社製）、α−ＴＣＰ（太平化学産業株式会社製）などが挙げられる。なお、前記リン酸カルシウムとしては、凝集性を改善する目的等から、公知の表面（改質）処理がされていてもよい。
【００１４】
前記リン酸カルシウム粉末の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ハイドロキシアパタイト（ＨＡｐ）合成で好適に用いられる沈殿法などが挙げられる。
【００１５】
＜リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与＞
前記リン酸カルシウム粉末表面に、リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物が付与される。これにより、水と反応するリン酸カルシウムを生体内に移植しても、付与されている前記有機化合物の働きにより、非吸収性のハイドロキシアパタイトへの転移が少なく、細胞毒性がなく、複雑な立体形状の積層造形物を、簡便かつ効率良く、高強度で寸法精度良く製造することができる積層造形用粉末材料が得られる。
前記付与には、リン酸カルシウム粉末表面に前記有機化合物が存在すればよく、例えば、吸着、被覆、担持、含有などの種々の態様が含まれる。
前記有機化合物としては、リン酸カルシウム中のカルシウムイオン捕獲能を有している、人体に対して無毒、そして、排泄されやすいキレート材料であることが好ましい。
前記リン酸基を有する有機化合物は、骨置換が行われるβ−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）、α−リン酸三カルシウム（α−ＴＣＰ）、リン酸四カルシウム、リン酸八カルシウム（ＯＣＰ）などに対して好適に使用される。これらの中でも、α−リン酸三カルシウムやリン酸八カルシウムのように、水と反応することでハイドロキシアパタイトに転移してしまう材料が特に好ましい。この場合、前記有機化合物のカルシウムイオン捕獲能が弱いと、生体内に入れたとき、非吸収性のハイドロキシアパタイトへ転移してしまう恐れがあり、骨置換能が失われる恐れがある。
【００１６】
前記リン酸基を有する有機化合物としては、１分子当たり２個以上のリン酸基を有するものが好ましく、例えば、アレンドロン酸、エチドロン酸、フィチン酸などが挙げられる。これらの中でも、カルシウムイオン捕獲能を高めるためには、１分子当たり多くのリン酸基を有している点から、フィチン酸がより好ましい。
前記カルボキシル基を有する有機化合物としては、１分子当たり２個以上のカルボキシル基を有するものが好ましく、例えば、クエン酸などが挙げられる。
【００１７】
前記有機化合物の前記リン酸カルシウム粉末への付与量は、１０，０００ｐｐｍ以下であり、１，０００ｐｐｍ以上１０，０００ｐｐｍ以下が好ましく、３，０００ｐｐｍ以上１０，０００ｐｐｍ以下がより好ましく、３，０００ｐｐｍ以上８，０００ｐｐｍ以下が更に好ましい。前記付与量が、１，０００ｐｐｍ以上であると、生体内へ移植した際、前記有機化合物によってキレート形成されていないカルシウムイオンが核となってハイドロキシアパタイトへ転移することを防止できる。一方、前記付与量が、１０，０００ｐｐｍ以下であると、生体内へ移植した際、細胞毒性を発現することがなく、安全である。
前記リン酸基を有する有機化合物の付与量（存在量）は、公知の元素分析装置、例えば、ＩＣＰＥ−９０００（株式会社島津製作所製）などを用いて、公知の方法に従って測定することができる。
前記カルボキシル基を有する有機化合物の付与量（存在量）は、例えば、ＮＭＲ、ＧＣ−ＭＳ、ＬＣ−ＭＳなどを用いて測定することができる。
【００１８】
前記リン酸カルシウム粉末への前記有機化合物の付与方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、転動流動コーティング法、スプレードライ法、撹拌混合添加法、ディッピング法、ニーダーコート法、などが好適に挙げられる。また、前記付与方法は、例えば、公知の市販の各種コーティング装置、造粒装置などを用いて実施することができる。
【００１９】
＜リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末の混合＞
前記リン酸カルシウム粉末に、リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末を混合したものを積層造形用粉末材料として用いる場合、例えば、前記積層造形用粉末材料に、水又は硬化剤含有水である硬化液がインクジェット用ヘッドより吐出され着弾することで、水に溶解した前記積層造形用粉末材料を構成するリン酸基又はカルボキシル基が前記リン酸カルシウム粉末中のカルシウムイオンと反応し、リン酸カルシウム粉末中のカルシウムイオンを封鎖することができる。このような末端封鎖リン酸カルシウムを生体内に移植しても、付与されているリン酸基又はカルボキシル基の働きにより、非吸収性のハイドロキシアパタイトへの転移が少なく、細胞毒性がなく、複雑な立体形状の積層造形物を、簡便かつ効率良く、高強度で寸法精度良く製造することができる積層造形用粉末材料が得られる。
前記リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末としては、前述のリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物を使用することができ、リン酸カルシウム粉末中のカルシウムイオン捕獲能を有している、人体に対して無毒、そして、排泄されやすいキレート材料であることが好ましく、フィチン酸、エチドロン酸、クエン酸が特に好ましい。
前記リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末は、水溶性粉末であることが好ましく、ナトリウム塩等の塩の状態では十分なキレート能が発現しないため、塩ではない状態であることが好ましい。
ここで、前記「水溶性粉末」における「水溶性」とは、溶質が水に対して常温で５０質量％以上溶解することを意味する。
また、フィチン酸やエチドロン酸は常温で液体であるため、フリーズドライ、又はスプレードライなどにより粉末化されたものを用いることが好ましい。
【００２０】
前記リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末の前記リン酸カルシウム粉末に対する混合量は、５０質量％以下であり、１０質量％以上５０質量％以下が好ましく、１０質量％以上３０質量％以下がより好ましい。前記混合量が、１０質量％以上であると、生体内へ移植した際、前記有機化合物によってキレート形成されていないカルシウムイオンが核となってハイドロキシアパタイトへ転移するおそれがない。一方、前記混合量が、５０質量％以下であると、生体内へ移植した際、細胞毒性を発現することがなく、安全である。
【００２１】
前記リン酸カルシウム粉末への前記リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末の混合方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、撹拌混合添加法などが好適に挙げられる。
【００２２】
＜その他の成分＞
前記積層造形用粉末材料が含み得る公知のその他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、流動化剤、フィラー、レベリング剤、焼結助剤などが挙げられる。
前記積層造形用粉末材料が、前記流動化剤を含むと前記積層造形用粉末材料による層等を容易にかつ効率よく形成し得る点で好ましく、前記フィラーを含むと得られる硬化物（積層造形物、焼結用硬化物）に空隙等が生じ難くなる点で好ましく、前記レベリング剤を含むと前記積層造形用粉末材料の濡れ性が向上し、ハンドリング等が容易になる点で好ましく、前記焼結助剤を含むと、得られた硬化物（積層造形物、焼結用硬化物）につき焼結処理を行う場合において、より低温での焼結が可能となる点で好ましい。
【００２３】
−積層造形用粉末材料の物性等−
前記積層造形用粉末材料の体積平均粒径Ｄｖは、１．５μｍ以上１０．０μｍ以下が好ましく、３．０μｍ以上７．０μｍ以下がより好ましい。前記体積平均粒径Ｄｖが、１．５μｍ以上であると、リン酸カルシウム粉末の自己凝集力が適正であり、積層造形物の製造効率が良好となり、取扱性やハンドリング性が向上することがある。一方、前記体積平均粒径Ｄｖが、１０．０μｍ以下であると、前記積層造形用粉末材料を用いて薄層を形成した際に、前記薄層における前記積層造形用粉末材料の充填率が適正であり、空隙が生じ難く、得られる積層造形物に空隙等が生じることを防止できる。
前記積層造形用粉末材料の体積平均粒径は、公知の粒径測定装置、例えば、マルチサイザーＩＩＩ（コールターカウンター社製）やＦＰＩＡ−３０００（シスメックス株式会社製）などを用いて、公知の方法に従って測定することができる。
【００２４】
前記積層造形用粉末材料の体積平均粒径Ｄｖと数平均粒径Ｄｎとの比である粒度分布Ｄｖ／Ｄｎは、１．１０以上１．８０以下が好ましく、１．１０以上１．４０以下がより好ましい。前記粒度分布Ｄｖ／Ｄｎが、１．１０以上であると、前記積層造形用粉末材料を用いて薄層を形成した際に、前記薄層における前記積層造形用粉末材料の充填率が適正であり、空隙が生じ難く、得られる積層造形物に空隙等が生じることを防止できる。一方、前記粒度分布Ｄｖ／Ｄｎが、１．８０以下であると、粗大粒子が薄い積層造形用粉末材料層を形成する上でノイズとなることがなく、微細粉が少なく、自己凝集を促進することがない。
前記積層造形用粉末材料の粒度分布Ｄｖ／Ｄｎは、公知の粒径測定装置、例えば、マルチサイザーＩＩＩ（コールターカウンター社製）、ＦＰＩＡ−３０００（シスメックス株式会社製）などを用いて、公知の方法に従って測定することができる。
【００２５】
前記積層造形用粉末材料の下記式で表される平均円形度は、０．７０以上０．８０以下が好ましく、０．７２以上０．７８以下がより好ましい。
平均円形度＝（積層造形用粉末材料の投影面積と同じ面積の円の周囲長／積層造形用粉末材料の投影像の周囲長）×１００
前記平均円形度が、０．７０以上であると、前記積層造形用粉末材料が凝集せず、薄層を形成した際に、前記薄層における前記積層造形用粉末材料の充填率が適正であり、空隙が生じ難く、得られる積層造形物に空隙等が生じることを防止できる。一方、前記平均円形度が、０．８０以下であると、パッキング性が適正であり、造形後のエアーブローの際、内部に存在する未硬化粉体の除去を容易に行うことができる。
前記平均円形度は、公知の円形度測定装置、例えば、ＦＰＩＡ−３０００（シスメックス株式会社製）などを用いて、公知の方法に従って測定することができる。
【００２６】
本発明の積層造形用粉末材料は、各種の成形体、構造体の簡便かつ効率的な製造に好適に用いることができ、後述する本発明の積層造形セット、本発明の積層造形物の製造方法及び積層造形物の製造装置に特に好適に用いることができる。
【００２７】
（積層造形セット）
本発明の積層造形セットは、本発明の前記積層造形用粉末材料と、硬化液と、更に必要に応じてその他の成分等を含む。
【００２８】
＜硬化液＞
前記硬化液としては、水又は硬化剤を含有する硬化剤含有水が好ましい。
【００２９】
−水−
前記水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、又は超純水などが挙げられる。
前記水には、必要に応じてその他の成分を含有することができる。前記その他の成分としては、例えば、界面活性剤、保存剤、防腐剤、安定化剤、ｐＨ調整剤、などが挙げられる。
【００３０】
−硬化剤含有水−
前記硬化剤含有水としては、水性媒体中に硬化剤を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
【００３１】
−−水性媒体−−
前記水性媒体としては、例えば、水、エタノール等のアルコール、エーテル、ケトン、などが挙げられるが、水が好ましい。なお、前記水性媒体は、前記水が前記アルコール等の水以外の成分を若干量含有するものであってもよい。
【００３２】
−−硬化剤−−
前記硬化剤としては、前記リン酸カルシウムを硬化可能な性質を有するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、クエン酸、リンゴ酸、エデト酸、コハク酸、フィチン酸、アレンドロン酸、エチドロン酸などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３３】
前記硬化剤含有水における前記硬化剤の含有量（濃度）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記硬化剤含有水の粘度が、２０℃で、７ｍＰａ・ｓ以上２０ｍＰａ・ｓ以下となる濃度が好ましく、９ｍＰａ・ｓ以上１５ｍＰａ・ｓ以下がより好ましい。前記粘度が、７ｍＰａ・ｓ以上２０ｍＰａ・ｓ以下の範囲であると、前記硬化剤含有水の前記積層造形用粉末材料への付与を良好に行うことができ、積層造形物の寸法精度が充分に得られる。
【００３４】
−−その他の成分−−
前記その他の成分としては、前記硬化剤含有水を付与する手段の種類、使用頻度や量などの諸条件を考慮して適宜選択することができ、例えば、インクジェット法によって前記硬化剤含有水を付与する場合には、インクジェットプリンター等におけるノズルヘッドへの目詰り等の影響を考慮して選択することができる。前記その他の成分としては、例えば、保存剤、防腐剤、安定化剤、ｐＨ調整剤、などが挙げられる。
【００３５】
前記硬化剤含有水の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記水性媒体中に前記硬化剤、必要に応じて前記その他の成分を添加し混合して溶解させる方法などが挙げられる。
【００３６】
本発明の積層造形キットは、各種の成形体、構造体の簡便かつ効率的な製造に好適に用いることができ、後述する本発明の積層造形物の製造方法、及び積層造形物の製造装置に特に好適に用いることができる。
【００３７】
（積層造形物の製造方法及び積層造形物の製造装置）
本発明の積層造形物の製造方法は、積層造形用粉末材料層形成工程を少なくとも含み、層硬化工程及び焼結工程を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
本発明で用いられる積層造形物の製造装置は、積層造形用粉末材料層形成手段を少なくとも有し、層硬化手段及び焼結手段を有することが好ましく、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
本発明の積層造形物の製造方法は、本発明で用いられる積層造形物の製造装置を用いて好適に実施することができ、前記積層造形用粉末材料層形成工程は、前記積層造形用粉末材料層形成手段により好適に実施することができ、前記層硬化工程は、前記層硬化手段により好適に実施することができ、前記焼結工程は、前記焼結手段により好適に実施することができ、前記その他の工程は、前記その他の手段により好適に実施することができる。
【００３８】
＜積層造形用粉末材料層形成工程及び積層造形用粉末材料層形成手段＞
前記積層造形用粉末材料層形成工程は、支持体上に、本発明の前記積層造形用粉末材料を用いて所定の厚みの積層造形用粉末材料層を形成する工程である。
前記積層造形用粉末材料層形成手段は、支持体上に、本発明の前記積層造形用粉末材料を用いて所定の厚みの積層造形用粉末材料層を形成する手段である。
【００３９】
−支持体−
前記支持体としては、前記積層造形用粉末材料を載置することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記積層造形用粉末材料の載置面を有する台、特開２０００−３２８１０６号公報の図１に記載の装置におけるベースプレート、などが挙げられる。前記支持体の表面、即ち、前記積層造形用粉末材料を載置する載置面としては、例えば、平滑面であってもよいし、粗面であってもよく、また、平面であってもよいし、曲面であってもよい。
【００４０】
−積層造形用粉末材料層の形成−
前記積層造形用粉末材料を前記支持体上に配置させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、薄層に配置させる方法としては、特許第３６０７３００号公報に記載の選択的レーザー焼結方法に用いられる、公知のカウンター回転機構（カウンターローラ）などを用いる方法、前記積層造形用粉末材料をブラシ、ローラ、ブレード等の部材を用いて薄層に拡げる方法、前記積層造形用粉末材料層の表面を押圧部材を用いて押圧して薄層に拡げる方法、公知の粉末積層造形装置を用いる方法などが好適に挙げられる。
【００４１】
前記カウンター回転機構（カウンターローラ）、前記ブラシ乃至ブレード、前記押圧部材などを用いて、前記支持体上に前記積層造形用粉末材料を薄層に載置させるには、例えば、以下のようにして行うことができる。即ち、例えば、外枠（「型」、「中空シリンダー」、「筒状構造体」などと称されることもある）内に、前記外枠の内壁に摺動しながら昇降可能に配置された前記支持体上に前記積層造形用粉末材料を、前記カウンター回転機構（カウンターローラ））、前記ブラシ、ローラ又はブレード、前記押圧部材などを用いて載置させる。このとき、前記支持体として、前記外枠内を昇降可能なものを用いる場合には、前記支持体を前記外枠の上端開口部よりも少しだけ下方の位置に配し、即ち、前記積層造形用粉末材料層の厚み分だけ下方に位置させておき、前記支持体上に前記積層造形用粉末材料を載置させる。以上により、前記積層造形用粉末材料を前記支持体上に薄層に載置させることができる。
【００４２】
なお、このようにして薄層に載置させた前記積層造形用粉末材料に対し、レーザーや電子線、或いは、インクジェット法による硬化液を作用させると硬化が生ずる。ここで得られた薄層の硬化物上に、上記と同様にして、前記積層造形用粉末材料を薄層に載置させ、この薄層に載置された前記積層造形用粉末材料（層）に対し、前記レーザーや電子線、或いは硬化液を作用させると硬化が生ずる。このときの硬化は、前記薄層に載置された前記積層造形用粉末材料（層）においてのみならず、その下に存在する、先に硬化して得られた前記薄層の硬化物との間でも生ずる。その結果、前記薄層に載置された前記積層造形用粉末材料（層）の約２層分の厚みを有する硬化物（積層造形物、焼結用硬化物）が得られる。
【００４３】
また、前記積層造形用粉末材料を前記支持体上に薄層に載置させるには、前記公知の粉末積層造形装置を用いて自動的にかつ簡便に行うこともできる。前記粉末積層造形装置は、一般に、前記積層造形用粉末材料を積層するためのリコーターと、前記積層造形用粉末材料を前記支持体上に供給するための可動式供給槽と、前記積層造形用粉末材料を薄層に載置し、積層するための可動式成形槽とを備える。前記粉末積層造形装置においては、前記供給槽を上昇させるか、前記成形槽を下降させるか、又はその両方によって、常に前記供給槽の表面は前記成形槽の表面よりもわずかに上昇させることができ、前記供給槽側から前記リコーターを用いて前記積層造形用粉末材料を薄層に配置させることができ、前記リコーターを繰り返し移動させることにより、薄層の前記積層造形用粉末材料を積層させることができる。
【００４４】
前記積層造形用粉末材料層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、一層当たりの平均厚みで、３μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下がより好ましい。前記平均厚みが、３μｍ以上であると、積層造形物が得られるまでの時間が適正であり、焼結等の処理乃至取扱い時に型崩れ等の問題が生じることがない。一方、前記平均厚みが、２００μｍ以下であると、積層造形物の寸法精度が充分に得られる。
なお、前記平均厚みは、公知の方法に従って測定することができる。
【００４５】
＜層硬化工程及び層硬化手段＞
前記層硬化工程は、前記積層造形用粉末材料層に、硬化液をインクジェット法で付与し、前記積層造形用粉末材料層の所定領域を硬化させる工程である。
前記層硬化手段は、前記積層造形用粉末材料層に、硬化液をインクジェット法で付与し、前記積層造形用粉末材料層の所定領域を硬化させる手段である。
【００４６】
前記硬化液の前記積層造形用粉末材料層への付与の方法としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ディスペンサ方式、スプレー方式、インクジェット方式などが挙げられる。なお、これらの方式を実施するには公知の装置を前記層硬化手段として好適に使用することができる。これらの中でも、前記ディスペンサ方式は、液滴の定量性に優れるが、塗布面積が狭くなり、前記スプレー方式は、簡便に微細な吐出物を形成でき、塗布面積が広く、塗布性に優れるが、液滴の定量性が悪く、スプレー流による粉末の飛散が発生する。このため、本発明においては、前記インクジェット方式が特に好ましい。前記インクジェット方式は、前記スプレー方式に比べ、液滴の定量性が良く、前記ディスペンサ方式に比べ、塗布面積が広くできる利点があり、複雑な立体形状を精度良くかつ効率よく形成し得る点で好ましい。
【００４７】
前記インクジェット法による場合、前記層硬化手段は、前記インクジェット法により前記硬化液を前記積層造形用粉末材料層に付与可能なノズルを有する。なお、前記ノズルとしては、公知のインクジェットプリンターにおけるノズルを好適に使用することができ、また、前記インクジェットプリンターを前記層硬化手段として好適に使用することができる。なお、前記インクジェットプリンターとしては、例えば、株式会社リコー製のＳＧ７１００、などが好適に挙げられる。前記インクジェットプリンターは、ヘッド部から一度に滴下できる硬化液量が多く、塗布面積が広いため、塗布の高速化を図ることができる点で好ましい。本発明においては、前記硬化液を精度良くしかも高効率に付与可能な前記インクジェットプリンターを用いた場合においても、前記硬化液が、粒子等の固形物や、樹脂等の高分子の高粘度材料を含有しないため、前記ノズル乃至そのヘッドにおいて目詰り等が発生せず、腐食等を生じさせることもないため、積層造形物の製造効率に優れ、しかも樹脂等の高分子成分が付与されることがないため、予定外の体積増加等を生ずることがなく、寸法精度の良い硬化物が容易にかつ短時間で効率よく得られる点で有利である。
【００４８】
＜焼結工程及び焼結手段＞
前記焼結工程は、前記層形成工程と前記層硬化工程とを順次繰り返して形成した積層硬化物を焼結する工程であり、焼結手段により行われる。前記焼結工程を行うことにより、前記硬化物を一体化された成形体（焼結体）とすることができる。前記焼結手段としては、例えば、公知の焼結炉などが挙げられる。
【００４９】
前記焼結工程としては、前記のように硬化物を得てから焼結する方法以外にも、積層造形用粉末材料を積層する段階で焼結する方法がある。
前記積層造形用粉末材料を積層する段階で焼結する方法は、前記積層造形用粉末材料層にレーザー照射及び電子線照射のいずれかを行い前記積層造形用粉末材料層を焼結する方法である。
【００５０】
−レーザー照射−
前記レーザー照射におけるレーザーとしては、リン酸カルシウム粉末が有する吸収波長領域のレーザーであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＣＯ２レーザー、Ｎｄ−ＹＡＧレーザー、ファイバーレーザー、半導体レーザーなどが挙げられる。
前記レーザー照射の条件としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、小型レーザーを用いる場合、リン酸カルシウム粉末を溶融することができないため、併用する接着剤（例えば、ポリエステル系接着剤）を混在させて、レーザー照射により接着剤を溶融させて造形することが好ましい。その場合、ＣＯ２レーザーを用いることが好ましい。照射条件としては、例えば、レーザー出力１５Ｗ、波長１０．６μｍ、ビーム径０．４ｍｍ程度が好ましい。
【００５１】
−電子線照射−
前記電子線としては、リン酸カルシウム粉末が溶融するエネルギーの電子線を照射すること以外の制限は無く、目的に応じて適宜選択することができる。電子線を照射する際には、前記積層造形用粉末材料は真空環境下で扱われる必要がある。
前記電子線照射の条件としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、出力１，５００Ｗ、ビーム径０．１ｍｍ、真空度１．０×１０−５ｍｂａｒ程度が好ましい。
【００５２】
＜その他の工程及びその他の手段＞
前記その他の工程としては、例えば、乾燥工程、表面保護処理工程、塗装工程、などが挙げられる。
前記その他の手段としては、例えば、乾燥手段、表面保護処理手段、塗装手段、などが挙げられる。
【００５３】
−乾燥工程及び乾燥手段−
前記乾燥工程は、前記層硬化工程において得られた硬化物を乾燥させる工程であり、乾燥手段により行われる。前記乾燥工程において、前記硬化物中に含まれる水分のみならず、有機物を除去（脱脂）してもよい。前記乾燥手段としては、例えば、公知の乾燥機などが挙げられる。
【００５４】
−表面保護処理工程及び表面保護処理手段−
前記表面保護処理工程は、前記層硬化工程、又は前記焼結工程において形成した造形物に保護層を形成する工程である。前記表面保護処理工程を行うことにより、前記造形物を例えばそのまま使用等することができる耐久性等を前記積層造形物の表面に与えることができる。前記保護層の具体例としては、耐水性層、耐候性層、耐光性層、断熱性層、光沢層、などが挙げられる。前記表面保護処理手段としては、公知の表面保護処理装置、例えば、スプレー装置、コーティング装置などが挙げられる。
【００５５】
−塗装工程及び塗装手段−
前記塗装工程は、前記造形物に塗装を行う工程である。この塗装工程を行うことにより、前記造形物に所望の色に着色させることができる。前記塗装手段としては、公知の塗装装置、例えば、スプレー、ローラ、刷毛等による塗装装置などが挙げられる。
【００５６】
ここで、図１に本発明で用いられる粉末積層造形装置の一例を示す。この図１の粉末積層造形装置は、造形側粉末貯留槽１と供給側粉末貯留槽２とを有し、これらの粉末貯留槽は、それぞれ上下に移動可能なステージ３を有し、該ステージ上に積層造形用粉末材料からなる層を形成する。
造形側粉末貯留槽１の上には、該粉末貯留槽内の積層造形用粉末材料に向けて硬化液４を吐出するインクジェットヘッド５を有し、更に、供給側粉末貯留槽２から造形側粉末貯留槽１に積層造形用粉末材料を供給すると共に、造形側粉末貯留槽１の積層造形用粉末材料層表面を均す、均し機構６（以下、リコーターということがある）を有する。
【００５７】
造形側粉末貯留槽１の積層造形用粉末材料上にインクジェットヘッド５から硬化液４を滴下する。このとき、硬化液４を滴下する位置は、最終的に造形したい立体形状を複数の平面層にスライスした二次元画像データ(スライスデータ)により決定される。
一層分の描画が終了した後、供給側粉末貯留槽２のステージ３を上げ、造形側粉末貯留槽１のステージ３を下げる。その差分の積層造形用粉末材料を、前記均し機構６によって、造形側粉末貯留槽１へと移動させる。
【００５８】
このようにして、先に描画した積層造形用粉末材料層面上に、新たな積層造形用粉末材料層が一層形成される。このときの積層造形用粉末材料層一層の厚みは、数十μｍ以上１００μｍ以下程度である。
前記新たに形成された積層造形用粉末材料層上に、更に二層目のスライスデータに基づく描画を行い、この一連のプロセスを繰り返して造形物を得、図示しない加熱手段で加熱乾燥させることで積層造形物が得られる。
【００５９】
図２に、本発明で用いられる粉末積層造形装置の他の一例を示す。図２の粉末積層造形装置は、原理的には図１と同じものであるが、積層造形用粉末材料の供給機構が異なる。即ち、供給側粉末貯留槽２は、造形側粉末貯留槽１の上方に配されている。一層目の描画が終了すると、造形側粉末貯留槽１のステージ３が所定量降下し、供給側粉末貯留槽２が移動しながら、所定量の積層造形用粉末材料を造形側粉末貯留槽１に落下させ、新たな積層造形用粉末材料層を形成する。その後、均し機構６で、積層造形用粉末材料層を圧縮し、かさ密度を上げると共に、積層造形用粉末材料層の高さを均一に均す。
図２に示す構成の粉末積層造形装置によれば、２つの粉末貯留槽を平面的に並べる図１の構成に比べて、装置をコンパクトにできる。
【００６０】
＜硬化物（積層造形物）＞
前記積層造形用粉末材料を硬化させてなる硬化物（積層造形物）において、リン酸カルシウムのハイドロキシアパタイト（ＨＡｐ）への転移率は、１％以下であり、０．５％以下が好ましい。前記転移率が、１％以下であると、生体内へ移植した際、前記リン酸カルシウムがハイドロキシアパタイトとして一生生体内に残存することを防止できる。
前記ＨＡｐ転移率は、公知のＸ線粉末回折装置を用いて、公知の方法に従って測定することができる。具体的には、ＳＢＦ（擬似体液）中への２週間浸漬前後での結晶相の同定を行い、２θ＝３０付近に現れるハイドロキシアパタイト特有ピークの面積率の差で転移率を測定できる。
【００６１】
前記硬化物（積層造形物）の細胞毒性は、以下のｉｎ  ｖｉｔｒｏ検定：（ｉ）テトラゾリウム塩３−（４，５−ジメチルチアゾール−２−イル）−２，５−ジフェニルテトラゾリウムブロミド（ＭＴＴ）を用いたミトコンドリア還元酵素の活性を測定する、比色法である、ＭＴＴ検定；（ｉｉ）ＸＴＴ及びＷＳＴ検定のような他のテトラゾリウム塩及びホルマザン色素を用いる同様な検定；（ｉｉｉ）トリパンブルー（ＴＢ）検定；（ｉｖ）スルホローダミンＢ（ＳＲＢ）検定；及び（ｖ）クローン原性検定を含むが、これらに制限されない。
更に、細胞のネクローシス及びアポトーシスのレベルを測定するための、当業者に既知の方法を、カチオン性脂質又は薬剤が細胞毒性活性を持つかどうか決定するために用いることができる。
前記アポトーシスを測定するためのこのような方法としては、例えば、ＴＵＮＥＬ検定、カスパーゼ活性の測定、ＤＮＡ断片化、ポリ（ＡＤＰ−リボース）ポリメラーゼ（ＰＡＲＰ）活性化、ミトコンドリアチトクロームＣ流出、アポトーシス誘発性因子（ＡＩＦ）移行、及びＡｎｎｅｘｉｎ−Ｖ染色が含まれるが、これらに制限されない。
【００６２】
本発明の積層造形物の製造方法及び製造装置によれば、複雑な立体形状の積層造形物を、本発明の前記積層造形用粉末材料及び本発明の前記積層造形セットを用いて簡便かつ効率良く、焼結等の前に型崩れが生ずることなく、寸法精度良く製造することができる。こうして得られた積層造形物（硬化物）は、生体内に移植しても非吸収性のハイドロキシアパタイトへの転移が少なく、細胞毒性がなく、充分な強度を有し、寸法精度に優れ、微細な凹凸、曲面なども再現できるので、美的外観にも優れ、高品質であり、各種用途に好適に使用することができる。
【実施例】
【００６３】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００６４】
（調製例１）
＜積層造形用粉末材料１の調製＞
−α−リン酸三カルシウム（α−ＴＣＰ）の合成−
市販のパドルを用いて１６０ｒｐｍで攪拌させた０．５１３ｍｏｌ／ｄｍ３の水酸化カルシウム懸濁液中に、０．３４２ｍｏｌ／ｄｍ３のリン酸水溶液を６ｍＬ／ｍｉｎの速度で送液し、アンモニアにてｐＨを８．７付近で安定化させた。次いで、３７℃のインキュベーターにて７２時間熟成し、濾過した後乾燥して粉体を得た。次いで、８００℃環境にて１時間焼成した後、直径３ｍｍのジルコニアビーズを用いてボールミル粉砕した。その際、ボールミル粉砕はＧｌｅｎ  Ｃｒｅｓｔｏｎ  Ｌｔｄ．製ＢＭ−６型ローラーボールミルを用いて実施し、３０分間の粉砕化が終了したら、７５μｍメッシュに通して篩に掛けることで微細粉を得た。次いで、１，４００℃にて５時間焼成したのち急冷することで、α−リン酸三カルシウム（α−ＴＣＰ）粉末を得た。
得られたα−ＴＣＰ粉末について、以下のようにして測定したところ、体積平均粒径Ｄｖは９μｍ、粒度分布Ｄｖ／Ｄｎは１．６８、平均円形度は０．７７であった。
【００６５】
＜体積平均粒径Ｄｖ、及び体積平均粒径Ｄｖと数平均粒径Ｄｎとの比Ｄｖ／Ｄｎ＞
測定装置としてコールターマルチサイザーＩＩＩ（コールターカウンター社製）を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス（日科機株式会社製）、及びパーソナルコンピューターを接続し、電解液は、１級塩化ナトリウムを用いて１質量％ＮａＣｌ水溶液を調製した。測定法としては、この電解液としての水溶液１００ｍＬ〜１５０ｍＬ中に分散剤として界面活性剤（アルキルベンゼンスルホン酸塩）を０．１ｍＬ〜５ｍＬ加え、α−ＴＣＰ粉末を２ｍｇ〜２０ｍｇ加え、超音波分散器で１分間〜３分間の分散処理を行った。更に、別のビーカーに電解水溶液１００ｍＬ〜２００ｍＬを入れ、その中に前記サンプル分散液を所定の濃度になるように加え、前記コールターマルチサイザーＩＩＩによりアパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用い、５０，０００個の粒子の平均を測定した。測定は装置が示す濃度が８％±２％となるように前記α−ＴＣＰ粉末の分散液を滴下して行った。得られた体積平均粒径Ｄｖと数平均粒径Ｄｎとから比Ｄｖ／Ｄｎを求めた。
【００６６】
＜平均円形度＞
前記平均円形度は、フロー式粒子像分析装置（「ＦＰＩＡ−３０００」；シスメックス株式会社製）を用いて計測し、解析ソフト（ＦＰＩＡ−３０００  Ｄａｔａ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｐｒｏｇｒａｍ  Ｆｏｒ  ＦＰＩＡ  Ｖｅｒｓｉｏｎ００−１０）を用いて測定した。より具体的には、ガラス製の１００ｍＬビーカーに１０質量％界面活性剤（アルキルベンゼンスフォン酸塩ネオゲンＳＣ−Ａ；第一工業製薬株式会社製）を０．１ｍＬ〜０．５ｍＬ添加し、α−ＴＣＰ粉末を０．１ｇ〜０．５ｇ添加してミクロスパーテルでかき混ぜ、次いで、イオン交換水８０ｍＬを添加した。得られた分散液を超音波分散器（本多電子株式会社製）で３分間分散処理する。この分散液について、前記ＦＰＩＡ−３０００を用いて、濃度が５，０００個／μＬ〜１５，０００個／μＬとなるまでα−ＴＣＰ粉末の形状及び分布を測定した。
【００６７】
調製したα−ＴＣＰ粉末の結晶相の同定を、Ｘ線粉末回折装置（リガク電機株式会社製、ＲＩＮＴ１１００）を用いて以下の条件で実施したところ、結晶相がαであることがわかった。
［測定条件］
・管球：Ｃｕ
・電圧：４０ｋＶ
・電流：４０ｍＡ
・開始角度：３°
・終了角度：８０°
・スキャンスピード：０．５°／ｍｉｎ
【００６８】
−リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理−
前記α−ＴＣＰ粉末３０ｇ、リン酸基を有する有機化合物としての５０質量％フィチン酸（和光純薬工業株式会社製、リン酸基数：６個）０．２ｇ、イオン交換水１２０ｇ、及び直径３ｍｍのジルコニアビーズ５４０ｇを５００ｍＬ広口瓶に入れ、ボールミルにより２時間湿式粉砕した。次いで、濾過及び乾燥し、得られた粉体を乾式粉砕することでフィチン酸を表面に付与したα−ＴＣＰ粉末である積層造形用粉末材料１を得た。
得られた積層造形用粉末材料１について、α−ＴＣＰ粉末表面におけるリン酸基を有する有機化合物としてのフィチン酸の付与量（存在量）を、元素分析装置（ＩＣＰＥ−９０００、株式会社島津製作所製）を用いて測定したところ、５，０００ｐｐｍであった。
【００６９】
（調製例２）
＜積層造形用粉末材料２の調製＞
−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）の合成−
市販のパドルを用いて１６０ｒｐｍで攪拌させた０．５１３ｍｏｌ／ｄｍ３の水酸化カルシウム懸濁液中に、０．３４２ｍｏｌ／ｄｍ３のリン酸水溶液を６ｍＬ／ｍｉｎの速度で送液し、アンモニアにてｐＨを８．７付近で安定化させた。次いで、３７℃のインキュベーターにて７２時間熟成し、濾過したのち乾燥して粉体を得た。次いで、８００℃環境にて１時間焼成したのち、直径３ｍｍのジルコニアビーズを用いてボールミル粉砕した。
その際、ボールミル粉砕はＧｌｅｎ  Ｃｒｅｓｔｏｎ  Ｌｔｄ．製ＢＭ−６型ローラーボールミルを用いて実施し、３０分間の粉砕化が終了したら、７５μｍメッシュに通して篩に掛けることで微細粉を得た。次いで、１，１００℃にて５時間焼成したのち急冷することで、β−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）粉末を得た。
得られたβ−ＴＣＰ粉末について、調製例１と同様にして測定したところ、体積平均粒径Ｄｖは５μｍ、粒度分布Ｄｖ／Ｄｎは１．４５、平均円形度は０．７８であった。
また、得られたリン酸カルシウムの結晶相の同定を、調製例１と同様にして実施したところ、結晶相がβであることが分かった。
【００７０】
−リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理−
前記β−ＴＣＰ粉末３０ｇ、リン酸基を有する有機化合物としての５０質量％フィチン酸（和光純薬工業株式会社製、リン酸基数：６個）０．２ｇ、イオン交換水１２０ｇ、及び直径３ｍｍのジルコニアビーズ５４０ｇを５００ｍＬ広口瓶に入れ、ボールミルにより２時間湿式粉砕した。次いで、濾過及び乾燥し、得られた粉体を乾式粉砕することでフィチン酸を表面に付与したβ−ＴＣＰ粉末である積層造形用粉末材料２を得た。
得られた積層造形用粉末材料２について、β−ＴＣＰ粉末表面におけるリン酸基を有する有機化合物としてのフィチン酸付与量（存在量）を、調製例１と同様にして測定したところ、５，０００ｐｐｍであった。
【００７１】
（調製例３）
＜積層造形用粉末材料３の調製＞
−リン酸八カルシウム（ＯＣＰ）の合成−
市販のパドルを用いて１６０ｒｐｍで攪拌させた０．４５５ｍｏｌ／ｄｍ３の水酸化カルシウム懸濁液中に、０．３４２ｍｏｌ／ｄｍ３のリン酸水溶液を６ｍＬ／ｍｉｎの速度で送液し、アンモニアにてｐＨを８．７付近で安定化させた。次いで、３７℃のインキュベーターにて７２時間熟成し、濾過したのち乾燥して粉体を得た。次いで、８００℃環境にて１時間焼成したのち、直径３ｍｍのジルコニアビーズを用いてボールミル粉砕した。
その際、ボールミル粉砕はＧｌｅｎ  Ｃｒｅｓｔｏｎ  Ｌｔｄ．製ＢＭ−６型ローラーボールミルを用いて実施し、３０分間の粉砕化が終了したら、７５μｍメッシュに通して篩に掛けることで微細粉を得た。次いで、１，１００℃にて５時間焼成したのち急冷することで、リン酸八カルシウム（ＯＣＰ）粉末を得た。
得られたＯＣＰ粉末について、調製例１と同様にして測定したところ、体積平均粒径Ｄｖは７μｍ、粒度分布Ｄｖ／Ｄｎは１．７３、平均円形度は、０．７８であった。
【００７２】
−リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理−
前記ＯＣＰ粉末３０ｇ、リン酸基を有する有機化合物としての５０質量％フィチン酸（和光純薬工業株式会社製、リン酸基数：６個）０．２ｇ、イオン交換水１２０ｇ、及び直径３ｍｍのジルコニアビーズ５４０ｇを５００ｍＬ広口瓶に入れ、ボールミルにより２時間湿式粉砕した。次いで、濾過及び乾燥し、得られた粉体を乾式粉砕することでフィチン酸を表面に付与したＯＣＰ粉末である積層造形用粉末材料３を得た。
得られた積層造形用粉末材料３について、調製例１と同様にして、リン酸基を有する有機化合物であるフィチン酸の付与量（存在量）を測定したところ、５，０００ｐｐｍであった。
【００７３】
（調製例４）
−硬化液１の調製−
水６０質量部と、硬化剤としてクエン酸（和光純薬工業株式会社製）４０質量部、及び界面活性剤としてＴｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００（東京化成工業株式会社製）０．５質量部を混合し、ホモミキサーを用いて５分間分散させて、硬化液１を調製した。
【００７４】
（実施例１−１）
得られた前記積層造形用粉末材料１と、前記硬化液１とを用いて、サイズ（長さ７０ｍｍ×巾１２ｍｍ）の形状印刷パターンにより、積層造形物１−１を以下のようにして製造した。
【００７５】
（１）まず、図１に示したような公知の粉末積層造形装置を用いて、供給側粉末貯留槽から造形側粉末貯留槽に前記積層造形用粉末材料１を移送させ、前記支持体上に平均厚みが１００μｍの積層造形用粉末材料１からなる薄層を形成した。
【００７６】
（２）次に、形成した積層造形用粉末材料１からなる薄層の表面に、前記硬化液１を、インクジェットプリンター（株式会社リコー製、ＳＧ７１００）を用いてノズルから付与（吐出）し、前記積層造形用粉末材料１を硬化することで、前記リン酸カルシウムを硬化させた。
【００７７】
（３）次に、前記（１）及び前記（２）の操作を所定の３ｍｍの総平均厚みになるまで繰返し、硬化した前記積層造形用粉末材料１からなる薄層を順次積層していき、積層造形物１−１を製造した。得られた積層造形物１−１に対し、エアーブローにより余分な前記積層造形用粉末材料を除去したところ、型崩れを生ずることはなかった。積層造形物１−１は強度、及び寸法精度に優れていた。
【００７８】
得られた積層造形物１−１について、ハイドロキシアパタイト転移率（ＨＡｐ転移率）、細胞毒性、強度（硬度）、及び寸法精度を以下の基準にて評価した。結果を表２に示した。
【００７９】
＜ハイドロキシアパタイト（ＨＡｐ）転移率＞
Ｘ線粉末回折装置（リガク電機株式会社製、ＲＩＮＴ１１００）により、積層造形物１−１をＳＢＦ（擬似体液）中への２週間浸漬前後での結晶相の同定を行い、２θ＝３０付近に現れるハイドロキシアパタイト特有ピークの面積率の差からＨＡｐ転移率（％）を測定した。なお、本発明においては、ＨＡｐ転移率は１％以下が合格である。
【００８０】
＜細胞毒性＞
ウェルに収容した細胞の培養液（５ｖｏｌ％牛胎仔血清添加ＭＥＭ培地）に約１００個のＶ７９細胞（チャイニーズハムスター肺由来繊維芽細胞）を播種して、４時間静置したのち、積層造形物１−１をウェルに入れた。その状態にて１週間培養した後、コロニー数を測定し、コロニー数の平均値を求めた。同様にして、積層造形物を入れない対照ウェルについても１週間の培養を行い、コロニー数を測定し、コロニー数の平均値を求めた。これらの値から、下記計算式に従ってコロニー形成率（％）を算出した。
コロニー形成率（％）＝（積層造形物を浸漬した培養液におけるコロニー数の平均値）／（積層造形物を入れない培養液中のコロニー数の平均値）×１００
得られたコロニー形成率の値から、６０％以上であれば細胞毒性が無いと判断した。
【００８１】
＜強度（硬度）＞
以下の基準により、積層造形物１−１の強度（硬度）を評価した。
×：積層造形用粉末材料が充分に硬化しておらず、積層造形物を取り出すことができず、取り出すと所定の形状を維持することができない状態
△：積層造形物につきエアーブローを行うと、不要な積層造形用粉末材料以外にも、前記積層造形物自体がやや除去されてしまうが、取り出した積層造形物自体はその形状を維持している状態
○：積層造形物につきエアーブローを行っても、不要な積層造形用粉末材料のみが除去され、取り出した積層造形物自体はその形状を維持している状態
◎：積層造形物が充分に硬化しており、容易には壊れない状態
【００８２】
＜寸法精度＞
以下の基準により、積層造形物１−１の寸法精度を評価した。
×：得られた積層造形物の表面に歪みが生じており、表面を観察すると、前記積層造形用粉末材料と前記硬化液との偏在が認められる状態
△：得られた積層造形物の表面に若干の歪みと凹凸が生じている状態
○：得られた積層造形物の表面状態は良好であるが、僅かに反りが生じている状態
◎：得られた積層造形物の表面が滑らかで美麗であり、反りも生じていない状態
【００８３】
（４）前記（３）で得られた積層造形物１−１について、焼結炉内で真空条件、１，３００℃で焼結処理を行った。この積層造形物１−１の焼結体は完全に一体化されたリン酸カルシウム構造体であり、硬質の床に叩きつけても破損等が生じなかった。
【００８４】
（実施例２−１）
実施例１−１において、リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理を以下のように変更した以外は、実施例１−１と同様にして、積層造形物２−１を製造した。
得られた積層造形物２−１について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表２に示した。
【００８５】
−リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理−
前記α−ＴＣＰ粉末３０ｇ、リン酸基を有する有機化合物としての５０質量％フィチン酸（和光純薬工業株式会社製、リン酸基数：６個）０．０５ｇ、イオン交換水１２０ｇ、及び直径３ｍｍのジルコニアビーズ５４０ｇを５００ｍＬ広口瓶に入れ、ボールミルにより２時間湿式粉砕した。次いで、濾過・乾燥し、得られた粉体を乾式粉砕することでフィチン酸を表面に付与したα−ＴＣＰ粉末である積層造形用粉末材料４を得た。
得られた積層造形用粉末材料４について、α−ＴＣＰ粉末表面におけるリン酸基を有する有機化合物であるフィチン酸の付与量（存在量）を、調製例１と同様にして測定したところ、１，０００ｐｐｍであった。
【００８６】
（実施例３−１）
実施例１−１において、リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理を以下のように変更した以外は、実施例１−１と同様にして、積層造形物３−１を製造した。
得られた積層造形物３−１について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表２に示した。
【００８７】
−リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理−
前記α−ＴＣＰ粉末３０ｇ、リン酸基を有する有機化合物としての５０質量％フィチン酸（和光純薬工業株式会社製、リン酸基数：６個）０．５ｇ、イオン交換水１２０ｇ、及び直径３ｍｍのジルコニアビーズ５４０ｇを５００ｍＬ広口瓶に入れ、ボールミルにより２時間湿式粉砕した。次いで、濾過・乾燥し、得られた粉体を乾式粉砕することでフィチン酸を表面に付与させたα−ＴＣＰ粉末である積層造形用粉末材料５を得た。
得られた積層造形用粉末材料５について、α−ＴＣＰ粉末表面におけるリン酸基を有する有機化合物であるフィチン酸の付与量（存在量）を、調製例１と同様にして測定したところ、１０，０００ｐｐｍであった。
【００８８】
（実施例４−１）
実施例１−１において、α−ＴＣＰ粉末を、調製例２で調製したβ−ＴＣＰ粉末表面にフィチン酸を付与した積層造形用粉末材料２に変更した以外は、実施例１−１と同様にして、積層造形物４−１を製造した。
得られた積層造形物４−１について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表２に示した。
【００８９】
（実施例５−１）
実施例１−１において、α−ＴＣＰ粉末を、調製例３で調製したＯＣＰ粉末表面にフィチン酸を付与した積層造形用粉末材料３に変更した以外は、実施例１−１と同様にして、積層造形物５−１を製造した。
得られた積層造形物５−１について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表２に示した。
【００９０】
（実施例６−１）
実施例１−１において、リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理を以下のように変更した以外は、実施例１−１と同様にして、積層造形物６−１を製造した。
得られた積層造形物６−１について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表２に示した。
【００９１】
−リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理−
前記α−ＴＣＰ粉体３０ｇ、カルボキシル基を有する有機化合物としてのクエン酸（和光純薬工業株式会社製、カルボキシル基数：３個）０．５ｇ、イオン交換水１２０ｇ、及び直径３ｍｍのジルコニアビーズ５４０ｇを５００ｍＬ広口瓶に入れ、ボールミルにより２時間湿式粉砕した。次いで、濾過・乾燥し、得られた粉体を乾式粉砕することでクエン酸を表面に付与したα−ＴＣＰ粉末である積層造形用粉末材料６を得た。
得られた積層造形用粉末材料６において、α−ＴＣＰ粉末表面におけるカルボキシル基を有する有機化合物であるクエン酸の付与量（存在量）を、ＬＣ−ＭＳにより測定したところ、６，０００ｐｐｍであった。
【００９２】
（実施例７−１）
実施例１−１において、リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理を以下のように変更した以外は、実施例１−１と同様にして、積層造形物７−１を製造した。得られた積層造形物７−１について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表２に示した。
【００９３】
−リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理−
前記α−ＴＣＰ粉末３０ｇ、リン酸基を有する有機化合物としての３５質量％エチドロン酸（株式会社同仁化学研究所製、リン酸基数：２個）０．０５ｇ、イオン交換水１２０ｇ、及び直径３ｍｍのジルコニアビーズ５４０ｇを５００ｍＬ広口瓶に入れ、ボールミルにより２時間湿式粉砕した。次いで、濾過・乾燥し、得られた粉体を乾式粉砕することでエチドロン酸を表面に付与したα−ＴＣＰ粉末である積層造形用粉末材料７を得た。
得られた積層造形用粉末材料７において、α−ＴＣＰ粉末表面におけるリン酸基を有する有機化合物であるエチドロン酸の付与量（存在量）を、調製例１と同様にして測定したところ、３，４００ｐｐｍであった。
【００９４】
（実施例８−１）
実施例１−１において、インクジェット方式ではなく、電子線照射方式（ＥＢＭ）に変えて、積層造形物８−１を以下のようにして製造した。なお、電子線照射方式（ＥＢＭ）は、自作電子線照射装置を用いて行った。
（１）まず、図１に示したような公知の粉末積層造形装置を用いて、供給側粉末貯留槽から造形側粉末貯留槽に前記積層造形用粉末材料１を移送させ、前記支持体上に平均厚みが１００μｍの積層造形用粉末材料１からなる薄層を形成した。
（２）次に、形成した積層造形用粉末材料１からなる薄層の表面に、電子線照射し、前記積層造形用粉末材料１を焼結することで、前記リン酸カルシウムを焼結させた。
（３）次に、前記（１）及び前記（２）の操作を所定の３ｍｍの総平均厚みになるまで繰返し、前記積層造形用粉末材料１からなる薄層を順次積層していき、積層造形物８−１を製造した。
得られた積層造形物８−１に対し、エアーブローにより余分な前記積層造形用粉末材料１を除去したところ、型崩れを生ずることはなかった。得られた積層造形物８−１の焼結体は強度、及び寸法精度に優れていた。
得られた積層造形物８−１について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表２に示した。
【００９５】
（実施例９−１）
実施例１−１において、インクジェット方式ではなく、レーザー照射方式により、積層造形物９−１を以下のようにして製造した。なお、レーザーはＣＯ２レーザー（ＳＵＮＸ社製、ＬＰ−４００）を用いた。
（１）まず、図１に示したような公知の粉末積層造形装置を用いて、供給側粉末貯留槽から造形側粉末貯留槽に前記積層造形用粉末材料１を移送させ、前記支持体上に平均厚みが１００μｍの積層造形用粉末材料１からなる薄層を形成した。
（２）次に、形成した積層造形用粉末材料１からなる薄層の表面に、前記ＣＯ２レーザーを照射し、前記積層造形用粉末材料１を焼結することで、前記リン酸カルシウムを焼結させた。
（３）次に、前記（１）及び前記（２）の操作を所定の３ｍｍの総平均厚みになるまで繰返し、前記積層造形用粉末材料１からなる薄層を順次積層していき、積層造形物９−１を製造した。
得られた積層造形物９−１に対し、エアーブローにより余分な前記積層造形用粉末材料を除去したところ、型崩れを生ずることはなかった。得られた積層造形物９−１の焼結体は強度、及び寸法精度に優れていた。
得られた積層造形物９−１について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表２に示した。
【００９６】
（比較例１−１）
実施例１−１において、リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理を以下のように変更した以外は、実施例１−１と同様にして、積層造形物１０−１を製造した。
得られた積層造形物１０−１について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表２に示した。
【００９７】
−リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理−
前記α−ＴＣＰ粉末３０ｇ、リン酸基を有する有機化合物としての５０質量％フィチン酸（和光純薬工業株式会社製、リン酸基数：６個）０．０４ｇ、イオン交換水１２０ｇ、及び直径３ｍｍのジルコニアビーズ５４０ｇを５００ｍＬ広口瓶に入れ、ボールミルにより２時間湿式粉砕した。次いで、濾過・乾燥し、得られた粉体を乾式粉砕することでフィチン酸を表面に付与したα−ＴＣＰ粉末である積層造形用粉末材料８を得た。
得られた積層造形用粉末材料８において、α−ＴＣＰ粉末表面におけるリン酸基を有する有機化合物であるフィチン酸の付与量（存在量）を、調製例１と同様にして測定したところ、８００ｐｐｍであった。
【００９８】
（比較例２−１）
実施例１−１において、リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理を以下のように変更した以外は、実施例１−１と同様にして、積層造形物１１−１を製造した。
得られた積層造形物１１−１について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表２に示した。
【００９９】
−リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理−
前記α−ＴＣＰ粉末３０ｇ、リン酸基を有する有機化合物としての５０質量％フィチン酸（和光純薬工業株式会社製、リン酸基数：６個）０．６ｇ、イオン交換水１２０ｇ、及び直径３ｍｍのジルコニアビーズ５４０ｇを５００ｍＬ広口瓶に入れ、ボールミルにより２時間湿式粉砕した。次いで、濾過・乾燥し、得られた粉体を乾式粉砕することでフィチン酸を表面に付与したα−ＴＣＰ粉末である積層造形用粉末材料９を得た。
得られた積層造形用粉末材料９について、α−ＴＣＰ粉末表面におけるリン酸基を有する有機化合物であるフィチン酸の付与量（存在量）を、調製例１と同様にして測定したところ、１１，０００ｐｐｍであった。
【０１００】
（比較例３−１）
実施例１−１において、リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理を以下のように変更した以外は、実施例１−１と同様にして、積層造形物１２−１を製造した。
得られた積層造形物１２−１について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表２に示した。
【０１０１】
−リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理−
前記α−ＴＣＰ粉体３０ｇ、リン酸基を有する有機化合物としてのポリリン酸（東京化成株式会社製、リン酸基数：１５個、重量平均分子量：１，２００）０．４ｇ、イオン交換水１２０ｇ、及び直径３ｍｍのジルコニアビーズ５４０ｇを５００ｍＬ広口瓶に入れ、ボールミルにより２時間湿式粉砕した。次いで、濾過・乾燥し、得られた粉体を乾式粉砕することでポリリン酸を表面に付与したα−ＴＣＰ粉末である積層造形用粉末材料１０を得た。
得られた積層造形用粉末材料１０において、α−ＴＣＰ粉末表面におけるリン酸基を有する有機化合物であるポリリン酸の付与量（存在量）を、調製例１と同様にして測定したところ、１００ｐｐｍであった。
【０１０２】
（比較例４−１）
実施例１−１において、リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理を以下のように変更した以外は、実施例１−１と同様にして、積層造形物１３−１を製造した。
得られた積層造形物１３−１について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表２に示した。
【０１０３】
−リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理−
前記α−ＴＣＰ粉体３０ｇ、リン酸基を有する有機化合物としてのイノシトール３リン酸（株式会社同仁化学研究所製、リン酸基数：３個）０．４ｇ、イオン交換水１２０ｇ、及び直径３ｍｍのジルコニアビーズ５４０ｇを５００ｍＬ広口瓶に入れ、ボールミルにより２時間湿式粉砕した。次いで、濾過・乾燥し、得られた粉体を乾式粉砕することでイノシトール３リン酸を表面に付与したα−ＴＣＰ粉末である積層造形用粉末材料１１を得た。
得られた積層造形用粉末材料１１において、α−ＴＣＰ粉末表面におけるリン酸基を有する有機化合物であるイノシトール３リン酸の付与量（存在量）を、調製例１と同様にして測定したところ、３００ｐｐｍであった。
【０１０４】
（比較例５−１）
実施例１−１において、リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理を以下のように変更した以外は、実施例１−１と同様にして、積層造形物１４−１を製造した。
得られた積層造形物１４−１について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表２に示した。
【０１０５】
−リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理−
前記α−ＴＣＰ粉体３０ｇ、カルボキシル基を有する有機化合物としてのクエン酸（和光純薬工業株式会社製、カルボキシル基数：３個）０．０４ｇ、イオン交換水１２０ｇ、及び直径３ｍｍのジルコニアビーズ５４０ｇを５００ｍＬ広口瓶に入れ、ボールミルにより２時間湿式粉砕した。次いで、濾過・乾燥し、得られた粉体を乾式粉砕することでクエン酸を表面に付与したα−ＴＣＰ粉末である積層造形用粉末材料１２を得た。
得られた積層造形用粉末材料１２について、α−ＴＣＰ粉末表面におけるカルボキシル基を有する有機化合物であるクエン酸の付与量（存在量）を、実施例６−１と同様にして測定したところ、４００ｐｐｍであった。
【０１０６】
（比較例６−１）
実施例１−１において、リン酸カルシウム粉末へのリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与処理を行わないこと、即ち、調製例１で調製したα−ＴＣＰ粉末を積層造形用粉末材料１３として用いた以外は、実施例１−１と同様にして、積層造形物１５−１を製造した。
得られた積層造形物１５−１について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表２に示した。
【０１０７】
（比較例７−１）
実施例８−１において、前記積層造形用粉末材料１の代わりに前記積層造形用粉末材料８を用いた以外は、実施例８−１と同様にして、積層造形物１６−１を製造した。
得られた積層造形物１６−１について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表２に示した。
【０１０８】
（比較例８−１）
実施例８−１において、前記積層造形用粉末材料１の代わりに前記積層造形用粉末材料９を用いた以外は、実施例８−１と同様にして、積層造形物１７−１を製造した。
得られた積層造形物１７−１について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表２に示した。
【０１０９】
（比較例９−１）
実施例９−１において、前記積層造形用粉末材料１の代わりに前記積層造形用粉末材料８を用いた以外は、実施例９−１と同様にして、積層造形物１８−１を製造した。
得られた積層造形物１８−１について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表２に示した。
【０１１０】
（比較例９−１）
実施例９−１において、前記積層造形用粉末材料１の代わりに前記積層造形用粉末材料９を用いた以外は、実施例９−１と同様にして、積層造形物１９−１を製造した。
得られた積層造形物１９−１について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表２に示した。
【０１１１】
【表１】
2015187058.tif 000002
【０１１２】
【表２】
2015187058.tif 000003
【０１１３】
表１及び表２の結果から、比較例２−１、８−１、及び１０−１は、強度及び寸法精度の結果は良好であるが、フィチン酸の付与量が多すぎるため、細胞毒性が有りとなり、生体内に移植した際に、細胞毒性を発現する恐れがある。
また、比較例１−１、３−１〜７−１、及び９−１は、いずれもＨＡｐ転移率が１％を超えており、生体内に移植した場合に、ハイドロキシアパタイト（ＨＡｐ）に転移して生体内に残存してしまうという不具合がある。
【０１１４】
（調製例５）
＜積層造形用粉末材料１０１の調製＞
−リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末の調製−
５０質量％フィチン酸（和光純薬工業株式会社製、リン酸基数：６個）をマイナス４０℃、０．１Ｔｏｒｒ減圧下で凍結乾燥し、冷却下で粉砕したのち、７５μｍメッシュの篩に凍結粉砕したフィチン酸を載せて振動させ、通過したものを、リン酸基を有する有機化合物からなる粉末とした。
【０１１５】
−リン酸カルシウム粉末とリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末との混合−
前記調製例１で調製したα−ＴＣＰ粉末１００ｇに対して前記リン酸基を有する有機化合物からなる粉末が１５質量％になるように混合し、冷却下でオースターブレンドすることにより、積層造形用粉末材料１０１を得た。
【０１１６】
（調製例６）
−硬化液２の調製−
水１００質量部と、界面活性剤としてＴｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００（東京化成工業株式会社製）０．５質量部とを混合し、ホモミキサーを用いて５分間分散させて、硬化液２を調製した。
【０１１７】
（実施例１−２）
得られた前記積層造形用粉末材料１０１と、前記硬化液２とを用い、サイズ（長さ７０ｍｍ×巾１２ｍｍ）の形状印刷パターンにより、積層造形物１−２を以下のようにして製造した。
【０１１８】
（１）まず、図１に示したような公知の粉末積層造形装置を用いて、供給側粉末貯留槽から造形側粉末貯留槽に前記積層造形用粉末材料１０１を移送させ、前記支持体上に平均厚みが１００μｍの積層造形用粉末材料１０１からなる薄層を形成した。
【０１１９】
（２）次に、形成した積層造形用粉末材料１０１からなる薄層の表面に、前記硬化液２を、インクジェットプリンター（株式会社リコー製、ＳＧ７１００）を用いてノズルから付与（吐出）し、前記積層造形用粉末材料１０１を硬化することで、該リン酸カルシウムを硬化させた。
【０１２０】
（３）次に、前記（１）及び前記（２）の操作を所定の３ｍｍの総平均厚みになるまで繰返し、硬化した前記積層造形用粉末材料１０１からなる薄層を順次積層していき、積層造形物１−２を製造した。得られた積層造形物１−２に対し、エアーブローにより余分な前記積層造形用粉末材料を除去したところ、型崩れを生ずることはなかった。積層造形物１−２は強度、及び寸法精度に優れていた。
【０１２１】
得られた積層造形物１−２について、前記実施例１−１と同様にして、ハイドロキシアパタイト転移率（ＨＡｐ転移率）、細胞毒性、強度（硬度）、及び寸法精度を評価した。結果を表４に示した。
【０１２２】
（４）前記（３）で得られた積層造形物１−２について、焼結炉内で真空条件、１，３００℃で焼結処理を行った。この積層造形物１−２の焼結体は完全に一体化されたリン酸カルシウム構造体であり、硬質の床に叩きつけても破損等が生じなかった。
【０１２３】
（実施例２−２）
実施例１−２において、前記積層造形用粉末材料１０１を、以下のようにして調製した積層造形用粉末材料１０２に変更した以外は、実施例１−２と同様にして、積層造形物２−２を製造した。
得られた積層造形物２−２について、前記実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表４に示した。
【０１２４】
＜積層造形用粉末材料１０２の調製＞
−リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末の調製−
エチドロン酸（株式会社同仁化学研究所製、リン酸基数：２個）をマイナス４０℃、０．１Ｔｏｒｒ減圧下で凍結乾燥し、冷却下で粉砕したのち、７５μｍメッシュの篩に凍結粉砕したエチドロン酸を載せて振動させ、通過したものを、リン酸基を有する有機化合物からなる粉末とした。
【０１２５】
−リン酸カルシウム粉末とリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末との混合−
前記調製例１で調製したα−ＴＣＰ粉末１００ｇに対して前記リン酸基を有する有機化合物からなる粉末が１５質量％になるように混合し、冷却下でオースターブレンドすることにより、積層造形用粉末材料１０２を得た。
【０１２６】
（実施例３−２）
実施例１−２において、前記積層造形用粉末材料１０１を、以下のようにして調製した積層造形用粉末材料１０３に変更した以外は、実施例１−２と同様にして、積層造形物３−２を製造した。
得られた積層造形物３−２について、前記実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表４に示した。
【０１２７】
＜積層造形用粉末材料１０３の調製＞
−リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末の調製−
クエン酸（和光純薬工業株式会社製、カルボキシル基数：３個）をマイナス４０℃、０．１Ｔｏｒｒ減圧下で凍結乾燥し、冷却下で粉砕したのち、７５μｍメッシュの篩に凍結粉砕したフィチン酸を載せて振動させ、通過したものを、カルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末とした。
【０１２８】
−リン酸カルシウム粉末とリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末との混合−
前記調製例１で調製したα−ＴＣＰ粉末１００ｇに対して前記カルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末が１５質量％になるように混合し、冷却下でオースターブレンドすることにより、積層造形用粉末材料１０３を得た。
【０１２９】
（実施例４−２）
実施例１−２において、前記積層造形用粉末材料１０１を、以下のようにして調製した積層造形用粉末材料１０４に変更した以外は、実施例１−２と同様にして、積層造形物４−２を製造した。
得られた積層造形物４−２について、前記実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表４に示した。
【０１３０】
＜積層造形用粉末材料１０４の調製＞
−リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末の調製−
５０質量％フィチン酸（和光純薬工業株式会社製、リン酸基数：６個）をマイナス４０℃、０．１Ｔｏｒｒ減圧下で凍結乾燥し、冷却下で粉砕したのち、７５μｍメッシュの篩に凍結粉砕したフィチン酸を載せて振動させ、通過したものを、リン酸基を有する有機化合物からなる粉末とした。
【０１３１】
−リン酸カルシウム粉末とリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末との混合−
前記調製例２で調製したβ−ＴＣＰ粉末１００ｇに対して前記リン酸基を有する有機化合物からなる粉末が１５質量％になるように混合し、冷却下でオースターブレンドすることにより、積層造形用粉末材料１０４を得た。
【０１３２】
（実施例５−２）
実施例１−２において、前記積層造形用粉末材料１０１を、以下のようにして調製した積層造形用粉末材料１０５に変更した以外は、実施例１−２と同様にして、積層造形物５−２を製造した。
得られた積層造形物５−２について、前記実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表４に示した。
【０１３３】
＜積層造形用粉末材料１０５の調製＞
−リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末の調製−
５０質量％フィチン酸（和光純薬工業株式会社製、リン酸基数：６個）をマイナス４０℃、０．１Ｔｏｒｒ減圧下で凍結乾燥し、冷却下で粉砕したのち、７５μｍメッシュの篩に凍結粉砕したフィチン酸を載せて振動させ、通過したものを、リン酸基を有する有機化合物からなる粉末とした。
【０１３４】
−リン酸カルシウム粉末とリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末との混合−
前記調製例３で調製したＯＣＰ粉末１００ｇに対して前記リン酸基を有する有機化合物からなる粉末が１５質量％になるように混合し、冷却下でオースターブレンドすることにより、積層造形用粉末材料１０５を得た。
【０１３５】
（実施例６−２）
実施例１−２において、前記積層造形用粉末材料１０１を、以下のようにして調製した積層造形用粉末材料１０６に変更した以外は、実施例１−２と同様にして、積層造形物６−２を製造した。
得られた積層造形物６−２について、前記実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表４に示した。
【０１３６】
＜積層造形用粉末材料１０６の調製＞
−リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末の調製−
５０質量％フィチン酸（和光純薬工業株式会社製、リン酸基数：６個）をマイナス４０℃、０．１Ｔｏｒｒ減圧下で凍結乾燥し、冷却下で粉砕したのち、７５μｍメッシュの篩に凍結粉砕したフィチン酸を載せて振動させ、通過したものを、リン酸基を有する有機化合物からなる粉末とした。
【０１３７】
−リン酸カルシウム粉末とリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末との混合−
前記調製例１で調製したα−ＴＣＰ粉末１００ｇに対して前記リン酸基を有する有機化合物からなる粉末が１０質量％になるように混合し、冷却下でオースターブレンドすることにより、積層造形用粉末材料１０６を得た。
【０１３８】
（実施例７−２）
実施例１−２において、前記積層造形用粉末材料１０１を、以下のようにして調製した積層造形用粉末材料１０７に変更した以外は、実施例１−２と同様にして、積層造形物７−２を製造した。
得られた積層造形物７−２について、前記実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表４に示した。
【０１３９】
＜積層造形用粉末材料１０７の調製＞
−リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末の調製−
５０質量％フィチン酸（和光純薬工業株式会社製、リン酸基数：６個）をマイナス４０℃、０．１Ｔｏｒｒ減圧下で凍結乾燥し、冷却下で粉砕したのち、７５μｍメッシュの篩に凍結粉砕したフィチン酸を載せて振動させ、通過したものを、リン酸基を有する有機化合物からなる粉末とした。
【０１４０】
−リン酸カルシウム粉末とリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末との混合−
前記調製例１で調製したα−ＴＣＰ粉末１００ｇに対して前記リン酸基を有する有機化合物からなる粉末が５０質量％になるように混合し、冷却下でオースターブレンドすることにより、積層造形用粉末材料１０７を得た。
【０１４１】
（実施例８−２）
実施例１−２において、インクジェット方式ではなく、レーザー照射方式により、積層造形物８−２を以下のようにして製造した。なお、レーザーはＣＯ２レーザー（ＳＵＮＸ社製、ＬＰ−４００）を用いた。
（１）まず、図１に示したような公知の粉末積層造形装置を用いて、供給側粉末貯留槽から造形側粉末貯留槽に前記積層造形用粉末材料１０１を移送させ、前記支持体上に平均厚みが１００μｍの積層造形用粉末材料１０１からなる薄層を形成した。
（２）次に、形成した積層造形用粉末材料１０１からなる薄層の表面に、前記ＣＯ２レーザーを照射し、前記積層造形用粉末材料１０１を焼結することで、前記リン酸カルシウムを焼結させた。
（３）次に、前記（１）及び前記（２）の操作を所定の３ｍｍの総平均厚みになるまで繰返し、前記積層造形用粉末材料１０１からなる薄層を順次積層していき、積層造形物８−２を製造した。
得られた積層造形物８−２に対し、エアーブローにより余分な前記積層造形用粉末材料を除去したところ、型崩れを生ずることはなかった。得られた積層造形物８−２の焼結舞体は強度、及び寸法精度に優れていた。
得られた積層造形物８−２について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表４に示した。
【０１４２】
（実施例９−２）
実施例１−２において、インクジェット方式ではなく、電子線照射方式（ＥＢＭ）に変えて、積層造形物９−２を以下のようにして製造した。なお、電子線照射方式（ＥＢＭ）は、自作電子線照射装置を用いて行った。
（１）まず、図１に示したような公知の粉末積層造形装置を用いて、供給側粉末貯留槽から造形側粉末貯留槽に前記積層造形用粉末材料１０１を移送させ、前記支持体上に平均厚みが１００μｍの積層造形用粉末材料１０１からなる薄層を形成した。
（２）次に、形成した積層造形用粉末材料１０１からなる薄層の表面に、電子線照射し、前記積層造形用粉末材料１０１を焼結することで、前記リン酸カルシウムを焼結させた。
（３）次に、前記（１）及び前記（２）の操作を所定の３ｍｍの総平均厚みになるまで繰返し、前記積層造形用粉末材料１０１からなる薄層を順次積層していき、積層造形物９−２を製造した。
得られた積層造形物９−２に対し、エアーブローにより余分な前記積層造形用粉末材料を除去したところ、型崩れを生ずることはなかった。得られた積層造形物９−２の焼結体は強度、及び寸法精度に優れていた。
得られた積層造形物９−２について、実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表４に示した。
【０１４３】
（比較例１−２）
実施例１−２において、前記積層造形用粉末材料１０１を、以下のようにして調製した積層造形用粉末材料１０８に変更した以外は、実施例１−２と同様にして、積層造形物１０−２を製造した。
得られた積層造形物１０−２について、前記実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表４に示した。
【０１４４】
＜積層造形用粉末材料１０８の調製＞
−有機化合物からなる粉末の調製−
イノシトール（敷島スターチ株式会社製、リン酸基又はカルボキシル基数：０個）を、７５μｍメッシュの篩をかけ、通過したものを、有機化合物からなる粉末とした。
【０１４５】
−リン酸カルシウム粉末と有機化合物からなる粉末との混合−
前記調製例１で調製したα−ＴＣＰ粉末１００ｇに対して前記有機化合物からなる粉末が１５質量％になるように混合し、冷却下でオースターブレンドすることにより、積層造形用粉末材料１０８を得た。
【０１４６】
（比較例２−２）
実施例１−２において、前記積層造形用粉末材料１０１を、以下のようにして調製した積層造形用粉末材料１０９に変更した以外は、実施例１−２と同様にして、積層造形物１１−２を製造した。
得られた積層造形物１１−２について、前記実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表４に示した。
【０１４７】
＜積層造形用粉末材料１０９の調製＞
−リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末の調製−
５０質量％フィチン酸（和光純薬工業株式会社製、リン酸基数：６個）をマイナス４０℃、０．１Ｔｏｒｒ減圧下で凍結乾燥し、冷却下で粉砕したのち、７５μｍメッシュの篩に凍結粉砕したフィチン酸を載せて振動させ、通過したものを、リン酸基を有する有機化合物からなる粉末とした。
【０１４８】
−リン酸カルシウム粉末とリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末との混合−
前記調製例１で調製したα−ＴＣＰ粉末１００ｇに対して前記リン酸基を有する有機化合物からなる粉末が９質量％になるように混合し、冷却下でオースターブレンドすることにより、積層造形用粉末材料１０９を得た。
【０１４９】
（比較例３−２）
実施例１−２において、前記積層造形用粉末材料１０１を、以下のようにして調製した積層造形用粉末材料１１０に変更した以外は、実施例１−２と同様にして、積層造形物１２−２を製造した。
得られた積層造形物１２−２について、前記実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表４に示した。
【０１５０】
＜積層造形用粉末材料１１０の調製＞
−リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末の調製−
５０質量％フィチン酸（和光純薬工業株式会社製、リン酸基数：６個）をマイナス４０℃、０．１Ｔｏｒｒ減圧下で凍結乾燥し、冷却下で粉砕したのち、７５μｍメッシュの篩に凍結粉砕したフィチン酸を載せて振動させ、通過したものを、リン酸基を有する有機化合物からなる粉末とした。
【０１５１】
−リン酸カルシウム粉末とリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末との混合−
前記調製例１で調製したα−ＴＣＰ粉末１００ｇに対して前記リン酸基を有する有機化合物からなる粉末が５１質量％になるように混合し、冷却下でオースターブレンドすることにより、積層造形用粉末材料１１０を得た。
【０１５２】
（比較例４−２）
実施例１−２において、前記積層造形用粉末材料１０１を、以下のようにして調製した積層造形用粉末材料１１１に変更した以外は、実施例１−２と同様にして、積層造形物１３−２を製造した。
得られた積層造形物１３−２について、前記実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表４に示した。
【０１５３】
＜積層造形用粉末材料１１１の調製＞
−リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末の調製−
酢酸のフリーズドライ品（アスザック・フーズ社製、カルボキシル基数：１個）を、７５μｍメッシュの篩をかけ、通過したものを、カルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末とした。
【０１５４】
−リン酸カルシウム粉末とリン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末との混合−
前記調製例１で調製したα−ＴＣＰ粉末１００ｇに対して前記カルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末が１５質量％になるように混合し、冷却下でオースターブレンドすることにより、積層造形用粉末材料１１１を得た。
【０１５５】
（比較例５−２）
実施例１−２において、リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末を用いなかったこと、即ち、調製例１のα−ＴＣＰ粉末を積層造形用粉末材料１１２として用いた以外は、実施例１−２と同様にして、積層造形物１４−２を製造した。
得られた積層造形物１４−２について、前記実施例１−１と同様の評価を行った。結果を表４に示した。
【０１５６】
【表３】
2015187058.tif 000004
【０１５７】
【表４】
2015187058.tif 000005
【０１５８】
表３及び表４の結果から、比較例３−２は、フィチン酸の混合量が５１質量％と多すぎるため、細胞毒性が有りとなり、生体内に移植した際に、細胞毒性を発現する恐れがある。
また、比較例１−２、２−２、４−２、及び５−２は、ＨＡｐ転移率が１％を超えており、生体内に移植した場合に、ハイドロキシアパタイトに転移して生体内に残存してしまうという不具合がある。
【０１５９】
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
＜１＞  リン酸カルシウム粉末を含有してなる積層造形用粉末材料であって、
下記Ａ）又はＢ）を満たし、
かつ前記積層造形用粉末材料を硬化させてなる硬化物のハイドロキシアパタイト（ＨＡｐ）転移率が１％以下であることを特徴とする積層造形用粉末材料である。
Ａ）前記リン酸カルシウム粉末表面に、リン酸基もしくはカルボキシル基を有する有機化合物が付与され、該有機化合物の付与量が１０，０００ｐｐｍ以下である。
Ｂ）リン酸基もしくはカルボキシル基を有する有機化合物からなる粉末を更に含み、該有機化合物の前記リン酸カルシウム粉末に対する混合量が５０質量％以下である。
＜２＞  前記リン酸基又はカルボキシル基を有する有機化合物の付与量が、１，０００ｐｐｍ以上１０，０００ｐｐｍ以下である前記＜１＞に記載の積層造形用粉末材料である。
＜３＞  前記有機化合物が、１分子当たり２個以上のリン酸基、又は１分子当たり２個以上のカルボキシル基を有する前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の積層造形用粉末材料である。
＜４＞  前記有機化合物が、モノマーである前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の積層造形用粉末材料である。
＜５＞  前記有機化合物が、フィチン酸、エチドロン酸、及びクエン酸から選択される少なくとも１種である前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の積層造形用粉末材料である。
＜６＞  前記有機化合物からなる粉末が水溶性粉末であり、該水溶性粉末が塩の状態では無い前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の積層造形用粉末材料である。
＜７＞  前記リン酸カルシウムが、β−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）、α−リン酸三カルシウム（α−ＴＣＰ）、及びリン酸八カルシウム（ＯＣＰ）から選択される少なくとも１種である前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の積層造形用粉末材料である。
＜８＞  支持体上に、前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の積層造形用粉末材料を用いて所定の厚みの積層造形用粉末材料層を形成する積層造形用粉末材料層形成工程を少なくとも含むことを特徴とする積層造形物の製造方法である。
＜９＞  前記積層造形用粉末材料層に、硬化液をインクジェット法で付与し、前記積層造形用粉末材料層の所定領域を硬化させる層硬化工程を含む前記＜８＞に記載の積層造形物の製造方法である。
＜１０＞  前記層形成工程と前記層硬化工程とを順次繰り返して形成した積層硬化物を焼結する焼結工程を更に含む前記＜９＞に記載の積層造形物の製造方法である。
＜１１＞  前記積層造形用粉末材料層に、レーザー照射及び電子線照射のいずれかを行い前記積層造形用粉末材料層を焼結させる焼結工程を含む前記＜８＞に記載の積層造形物の製造方法である。
＜１２＞  前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の積層造形用粉末材料と、硬化液と、を有することを特徴とする積層造形セットである。
【符号の説明】
【０１６０】
１      造形側粉末貯留槽
２      供給側粉末貯留槽
３      ステージ
４      硬化液
５      インクジェットヘッド
６      均し機構
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１６１】
【特許文献１】特開平５−２３７２７８号公報
【特許文献２】米国特許第５２０４０５５号公報
【特許文献３】米国特許第５９０２４４１号公報
【特許文献４】米国特許第６３７５８７４号公報
【特許文献５】特開平９−３２４２０３号公報
【特許文献６】特開２００４−４２５４６号公報
【特許文献７】特許第４５７５２９５号公報
【図１】
2015187058.tif 000006
【図２】
2015187058.tif 000007