(57)【要約】【課題】この発明は、予め焼成して成形された緻密質体或いは多孔質体からなるリン酸カルシウム系部材を貼り合わせて大きな形状の複合体、任意の形状をした複合体、さらには気孔率の異なる複合体を得ようとするものである。【解決手段】複数の生体用部材を結合することからなる生体用部材の接合方法であって、リン酸カルシウム系多孔質体の接合面の２０〜８０％に、被接合部材と同一材質の粉末を加えたゲル状バインダーを塗布して複数のリン酸カルシウム系多孔質体を接合し焼結することを特徴とする生体用部材の接合方法である。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の生体用部材を結合することからなる生体用部材の接合方法であって、リン酸カルシウム系多孔質体の接合面の２０〜８０％に、被接合部材と同一材質の粉末を加えたゲル状バインダーを塗布して複数のリン酸カルシウム系多孔質体を接合し焼結することを特徴とする生体用部材の接合方法。
【請求項２】
被接合部材の一方が多孔質部材で、他方が前記多孔質部材と同一若しくは異なる気孔率を有する多孔質部材または緻密体である請求項１に記載の生体用部材の接合方法。
【請求項３】
ゲル状バインダーが、水溶性エポキシ樹脂化合物のスラリーに硬化剤と被接合部材と同一材質の粉末を加えた混合物である請求項１または２に記載の生体用部材の接合方法。
【請求項４】
ゲル状バインダーが、ゼラチン、アガロースまたはこれらの混合物と被接合部材と同一材質の粉末の混合物である請求項１または２に記載の生体用部材の接合方法。
【請求項５】
ゲル状バインダーが、熱凝固性蛋白と被接合部材と同一材質の粉末との混合物である請求項１または２に記載の生体用部材の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、人工骨などの生体用部材の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯科、脳外科、形成外科、整形外科などで、人工歯、人工骨などの補填などに用いられる骨補填材には、強度があって生体為害性がなく、しかも生体組織との親和性が高くて骨との一体性が容易なことから、リン酸カルシウム化合物で中でも生体骨の主成分であるハイドロキシアパタイトの緻密体或いは多孔質体が臨床的に広く使用されている。そして、荷重を支えるのに用いられる人工関節などには緻密体で気孔率が０〜１５％のもの、その他には略気孔率５５〜８５％の多孔体が通常用いられている。
【０００３】
現在、ハイドロキシアパタイトなどの骨補填材は、ハイドロキシアパタイトの成形品を機械加工して所定の形状とした形状品、成形品を粉砕した顆粒品、粉体ペーストなどが製品として使用されているが、このハイドロキシアパタイト成形品は、通常リン酸カルシウム系化合物を用いてスリップキャスト法やプレス法などの方法により、緻密体または多孔質体の成形体を成形し、これを必要に応じ乾燥してから焼成して製造している。
【０００４】
しかしながら、こうした製法によるハイドロキシアパタイトの製造では、成形品の乾燥或いは焼成で収縮に起因すると考えられる亀裂の発生が生じ易く歩留りが非常に悪く、現実には小形の製品しか作ることができず大型製品を作製することは非常に困難であった。このために、大型製品を必要とするときには、これまでは小さな成形体を金属線などで繋ぎ合わせるなどして使用していた。また特殊形状の製品の作成も極めて困難であった。さらに、一個のハイドロキシアパタイト成形品でもって必要な部分を緻密質部とし、その他の部分を多孔質部とした成形品を必要とする場合もあったが、こうした製品を一体で製造することは非常に困難である。
【０００５】
しかしながら、最近、ハイドロキシアパタイト成形品の用途が拡大する傾向になってきたところから、大きな形状や複雑な形状をしたハイドロキシアパタイト成形品が望まれるようになってきた。こうした要請に対し、接着剤や中間層などを介在して成形体同士を接合する方法がこれまでも提案されているが、十分な接合強度を得てしかも長期にわたって接合強度を維持させることは困難であった。
【０００６】
これに関連する従来技術としては、気孔率の異なるハイドロキシアパタイト成形体を接合する方法として、成形体の接合面に成形体と同じ原料の接合用セラミックスの一次粒子を分散したスラリーを介在させて焼結することが提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平２０００−１６９２５１号公報（特許請求の範囲、請求項８）。
【０００８】
しかしながら、この先行技術は、接合用セラミックスの一次粒子を分散したスラリーが被接合体の接合面全域に存在する気孔に埋入するようにして接合強度を向上させるものであるから、成形体の接合強度は優れていても多孔質体の生体用部材にもともとあった気孔がこの部分で失われ、生体用部材で特に重要視される血液や細胞が気孔の中に侵入することが、成形体の接合部の部分で大きく阻害されるようになるものであった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、予め焼成された緻密質体或いは多孔質体からなるリン酸カルシウム系部材を貼り合わせて大きな形状の複合体、任意の形状をした複合体、さらには気孔率の異なる複合体を得ようとするものである。
【００１０】
【解決を解決するための手段】
この発明は、複数の生体用部材を結合することからなる生体用部材の接合方法であって、リン酸カルシウム系多孔質体の接合面の２０〜８０％に、被接合部材と同一材質の粉末を加えたゲル状バインダーを塗布して複数のリン酸カルシウム系多孔質体を接合し焼結することを特徴とする生体用部材の接合方法（請求項１）、被接合部材の一方が多孔質部材で、他法が前記多孔質部材と同一若しくは異なる気孔率を有する多孔質部材または緻密体である請求項１に記載の生体用部材の接合方法（請求項２）、ゲル状バインダーが、水溶性エポキシ樹脂化合物のスラリーに硬化剤と被接合部材と同一材質の粉末を加えた混合物である請求項１または２に記載の生体用部材の接合方法（請求項３）、ゲル状バインダーが、ゼラチン、アガロースまたはこれらの混合物と被接合部材と同一材質の粉末の混合物である請求項１または２に記載の生体用部材の接合方法（請求項４）およびゲル状バインダーが、熱凝固性蛋白と被接合部材と同一材質の粉末との混合物である請求項１または２に記載の生体用部材の接合方法（請求項５）である。
【００１１】
即ち、この発明は、同一または異なる気孔率を有するリン酸カルシウム系多孔質体を接合して、或いはリン酸カルシウム系多孔質体とその緻密質体を接合してこれらの複合体を得ようとするもので、そのために成形体の接合面の２０〜８０％に、被接合部材と同一材質の粉末を加えたゲル状バインダーを塗布し焼結して接合するものである。
【００１２】
【作用】
この発明によると、従来は製造が著しく困難であったような大型のリン酸カルシウム系成形体を作製することが可能となるとともに、製品歩留りのよい小形のリン酸カルシウム系成形体を用いて大型の成形品とすることが出来る。さらに、この発明によると、多孔質体の接合面ににおいても血液や細胞の浸透を行えるようにして、複数の多孔質の生体用部材を接合することができる。また、多孔質体と緻密質体とを接合したリン酸カルシウムの複合体を作成することも可能となるものである。
【００１３】
【発明の実施の態様】
この発明は、予め焼成されたリン酸カルシウム系化合物を貼り合わせて接合する方法である。この発明で用いるリン酸カルシウム系化合物は、ＣａＨＰＯ４，Ｃａ３（ＰＯ４）２，Ｃａ５（ＰＯ４）３ＯＨ，Ｃａ４Ｏ（ＰＯ４）２，Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２，ＣａＰ４Ｏ１１，Ｃａ（ＰＯ３）２，Ｃａ２Ｐ２Ｏ７，Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２，ＣａＰ２Ｏ７，Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２・Ｈ２Ｏなどを主成分とするリン酸カルシウム系化合物の緻密質体或いは多孔質体である。
【００１４】
接合されるリン酸カルシウム系化合物の焼結体は公知な方法で製造される。緻密質のリン酸カルシウム系化合物の焼結体は、リン酸カルシウムの原料微粉末をプレスで加圧成形し、これを所定の温度で焼結することによって製造される。緻密質のリン酸カルシウム系化合物の焼結体は製造が比較的容易であるので、大型の製品を造ることも容易であるが、その場合も複雑形状のものを製造することは困難である。
【００１５】
他方、多孔質のリン酸カルシウム系化合物の焼結体は、リン酸カルシウムの原料微粉末に水および起泡剤を添加して攪拌して起泡してから乾燥し、これを所定の温度で焼結することによって得ることができる。ここに用いる起泡剤には各種あるが、例えばラウリル酸トリエタノールアミンなどの界面活性剤が用いられる。
【００１６】
この発明におけるリン酸カルシウム系化合物の接合は、同じ気孔率をもった多孔質体同士の接合のほかに、気孔率の異なる複数の多孔質体の接合や多孔質体と緻密質体との接合であってもよい。図１は同じ気孔率をもった同じ大きさの多孔質体１０，１０…を６個接合した複合体１５の斜視図である。図２は多孔質体２０と緻密質体２１を交互に積層して接合した複合体２５の斜視図である。図３は、緻密質体３０の周囲を多孔質体３１で囲繞して接合した複合体３５の斜視図である。
【００１７】
これらのリン酸カルシウム系化合物の接合は、接合しようとするリン酸カルシウム系化合物と同じ材料の粉末をゲル状物に加えたゲル状バインダーを生体用部材の接合面に塗布して両者を接着し、これを焼結することによって両者を接合するものである。ここに用いるゲル状バインダーには、ゼラチンやアガロースのように冷却してゲル化するゲル化剤、卵白アルブミンに代表される熱凝固性蛋白のゲル化剤のほか、エポキシ系樹脂のスラリーに硬化剤を加えたゲル化剤などを使用することができる。そして、ここに用いる硬化剤としてはアミン系化合物、アルコール系化合物、酪酸、クレゾール、フタール酸などが用いられる。この外に、ポリビニルアルコールなどの水酸基を有するポリマーとグルタールアルデヒドなどの多官能基アルデヒドの架橋重合したゲル状物質をバインダーとして用いることもできる。ゲル化剤を含む水やアルコール溶液の中に混入する接合部材と同一部材の粉末の量は５０〜７０重量％の範囲として、ゲル状バインダーを高粘度とすることが好ましい。バインダー中の接合部材の粉末が５０重量％未満ではバインダーの流動性が増して、バインダーが接合部材の接合面の気孔の中に浸透して多孔体の気孔を閉塞してしまい、この部分で血液や細胞の導入を阻害することとなる。また接合部材の粉末が７０重量％を超えるとバインダーの粘性が不足して接合が十分に行われない。
【００１８】
ゲル状バインダーを接合部材の接合面に塗布するには、刷毛塗り、滴下など任意でよい。生体用部材では気孔が三次元的に連通して生体用部材内全体で体液の循環がよく、血液や細胞が生体用部材の深層部にまで速やかに侵入することが重要であるから、これを阻害しないようにゲル状バインダーの塗布面積は、接合部材の接合面積の２０〜８０％とすることが好ましい。ゲル状バインダーの塗布面積が接合面積の２０％未満では接合強度が不足し、またこれが８０％を超えると接合した生体用部材における体液の循環を阻害して血液や細胞が生体用部材の深層部にまで速やかに侵入しない恐れがある。このようにして接合されたリン酸カルシウム系化合物の接合体は次に乾燥するが、乾燥温度は３０〜１２０℃とする。
【００１９】
こうして接合されたリン酸カルシウム系化合物焼結体の乾燥体は、その後焼結してこれらを強固に結合する。ここにおける焼結温度は１０００〜１２５０℃である。焼結温度が１０００℃未満では焼結が不十分で接合強度が不足する。また、焼結温度が１２５０℃以上となるとリン酸カルシウム系化合物の一部が熱分解して良好な焼結体が得られない。
【００２０】
このようにして得られた生体用部材の接合材部材は、その接合面が一部で接合されたにも拘わらずその接合は強固であるので、接合面における強度の低下や層間剥離といった問題を生ずるようなことはない。また、接合面の接合部の面積が小さいので、接合部以外の部分では気孔が三次元的に連通して生体用部材の全体で体液の循環がスムースに行われ、血液や細胞が接合された複数の生体用部材に跨って深層部にまで速やかに侵入することが可能となるものである。
【００２１】
【実施例】
多孔質体として、Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２の気孔率７５％の多孔質焼結体を用いた。これを分割してサイズ６０ｍｍ×６０ｍｍ×１０ｍｍの４個の多孔体とした。接着剤は、１２５μｍ以下の粒度に調整されたＣａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２の粉末１００重量部に対し、エポキシ樹脂を５重量部、アミン系化合物を１０重量部、水５０重量部添加して混合したゲル状バインダーを用いた。このゲル状バインダーを上記の接合すべき多孔体の接合面（接合面の形状；６０ｍｍ×６０ｍｍ）に格子状に塗布して多孔体同士を貼り合わせた。なお、接合面におけるゲル状バインダーの塗布面積の割合は４０％とした。次に、これを６０℃で１２時間乾燥してから、これを１２００℃で１時間焼結した。この接合体の接合部の強度を、島津製作所オートグラフＡ６−１０ＫＮＩにて曲げ強さをで測定したところ、接合部とは異なる個所で破断し、４．０ＭＰａの曲げ強さで、接合部以外の多孔体の強度（４．１ＭＰａ）とほぼ同様であった。
【００２２】
また、この接合体の接合面を水平にして載置し、この上にスポイドで青色の水滴を滴下したところ、この水滴はすみやかに接合部を跨いで下部の多孔体にまで達していることが認められた。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によると生体用部材を小さい部材として作製し、これを接合することで大きな生体用部材とすることができるので、これまで小さい部材を繋ぎ合わせて用いていた生体用部材を一つの部材で提供することができるようになった。また、複雑な形状の生体用部材についても、これらを分割して作成したものを接合することで容易に作成することができるようになったものである。さらに、この発明によれば、多孔質体と緻密質体を別々に作製しておいて、その後これらを接合するようにすると、強度を必要とする部分についても用いることができる生体用部材を簡単に作ることが出来るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】同一気孔の多孔質体の複合体の斜視図。
【図２】緻密質体と多孔質体の積層複合体の斜視図。
【図３】緻密質体と多孔質体の複合体の斜視図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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