(57)【要約】【課題】優れた加工性、耐衝撃性及び耐水性を有するとともに、生体適合性の高いリン酸カルシウム−合成樹脂複合体、及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体は、リン酸カルシウムブロック（又はリン酸カルシウムブロック及びリン酸カルシウム粒子）と、予め少なくとも部分的に架橋した合成樹脂粒子Ｉと、架橋されていない合成樹脂粒子ＩＩとを加圧加熱処理してなり、複合体の表面の少なくとも一部にリン酸カルシウムブロックが露出していることを特徴とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸カルシウムブロックと、リン酸カルシウム粒子と、予め少なくとも部分的に架橋されている合成樹脂粒子Ｉと、架橋されていない合成樹脂粒子ＩＩとを加圧加熱処理してなるリン酸カルシウム−合成樹脂複合体において、前記複合体の表面の少なくとも一部に前記リン酸カルシウムブロックが露出していることを特徴とするリン酸カルシウム−合成樹脂複合体。
【請求項２】
請求項１に記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体において、前記リン酸カルシウム粒子の含有量が、前記合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩ、並びに前記リン酸カルシウム粒子の合計量に対して８０重量％以下であることを特徴とするリン酸カルシウム−合成樹脂複合体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体において、前記合成樹脂粒子同士が接合していることを特徴とするリン酸カルシウム−合成樹脂複合体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体において、前記合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩが非水溶性のアクリル系樹脂又はポリスチレン樹脂からなることを特徴とするリン酸カルシウム−合成樹脂複合体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体において、前記リン酸カルシウムブロック及び／又は前記リン酸カルシウム粒子が焼成されていることを特徴とするリン酸カルシウム−合成樹脂複合体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体において、前記リン酸カルシウムブロック及び前記リン酸カルシウム粒子は多孔質であることを特徴とするリン酸カルシウム−合成樹脂複合体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体において、前記リン酸カルシウムブロックは１ｍｍ以上の厚さを有することを特徴とするリン酸カルシウム−合成樹脂複合体。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体において、前記合成樹脂ＩＩの含有量が、前記合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩの合計量に対して０．２〜５０重量％であることを特徴とするリン酸カルシウム−合成樹脂複合体。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体において、前記リン酸カルシウムブロック及び前記リン酸カルシウム粒子におけるカルシウム／リンのモル比が１．４〜２．０であることを特徴とするリン酸カルシウム−合成樹脂複合体。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体において、前記リン酸カルシウム粒子は０．００１〜１０　ｍｍの平均粒径を有することを特徴とするリン酸カルシウム−合成樹脂複合体。
【請求項１１】
リン酸カルシウムブロックと、予め少なくとも部分的に架橋されている合成樹脂粒子Ｉと、架橋されていない合成樹脂粒子ＩＩとを加圧加熱処理してなるリン酸カルシウム−合成樹脂複合体において、前記複合体の表面の少なくとも一部に前記リン酸カルシウムブロックが露出していることを特徴とするリン酸カルシウム−合成樹脂複合体。
【請求項１２】
請求項１１に記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体において、前記合成樹脂粒子同士が接合していることを特徴とするリン酸カルシウム−合成樹脂複合体。
【請求項１３】
請求項１１〜１２のいずれかに記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体において、前記合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩが非水溶性のアクリル系樹脂又はポリスチレン樹脂からなることを特徴とするリン酸カルシウム−合成樹脂複合体。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれかに記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体において、前記リン酸カルシウムブロックが焼成されていることを特徴とするリン酸カルシウム−合成樹脂複合体。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれかに記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体において、前記リン酸カルシウムブロックは多孔質であることを特徴とするリン酸カルシウム−合成樹脂複合体。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれかに記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体において、前記リン酸カルシウムブロックは１ｍｍ以上の厚さを有することを特徴とするリン酸カルシウム−合成樹脂複合体。
【請求項１７】
請求項１１〜１６のいずれかに記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体において、前記合成樹脂粒子ＩＩの含有量が、前記合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩの合計量に対して０．２〜５０重量％であることを特徴とするリン酸カルシウム−合成樹脂複合体。
【請求項１８】
請求項１１〜１７のいずれかに記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体において、前記リン酸カルシウムブロックのカルシウム／リンのモル比が１．４〜２．０であることを特徴とするリン酸カルシウム−合成樹脂複合体。
【請求項１９】
請求項１〜１０のいずれかに記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体を製造する方法において、（ａ）前記複合体の表面の少なくとも一部に前記リン酸カルシウムブロックが存在し、前記リン酸カルシウム粒子を前記合成樹脂粒子が包囲するように、前記リン酸カルシウムブロックと、前記リン酸カルシウム粒子と、前記合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩとを成形型に充填する工程と、（ｂ）前記合成樹脂粒子同士が接合するように前記成形型内の充填物を加圧加熱処理する工程とを有することを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１１〜１８のいずれかに記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体を製造する方法において、（ｃ）前記複合体の表面の少なくとも一部に前記リン酸カルシウムブロックが存在するように、前記リン酸カルシウムブロックと、前記合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩとを成形型に充填する工程と、（ｄ）前記合成樹脂粒子同士が接合するように前記成形型内の充填物を加圧加熱処理する工程とを有することを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１９又は２０に記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体の製造方法において、前記リン酸カルシウムブロック（又は前記リン酸カルシウムブロック及び／又は前記リン酸カルシウム粒子）を焼成する工程を有することを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体の製造方法において、前記リン酸カルシウムブロック及び前記リン酸カルシウム粒子の焼成温度が５００℃〜１３００℃であることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、優れた加工性、耐衝撃性及び耐水性を有するとともに、生体適合性の高いリン酸カルシウム−合成樹脂複合体、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
リン酸カルシウムは生体適合性に優れ、人口歯根、骨補強材、歯科用セメント等の生体材料として利用されているが、セラミックスであるために靭性に劣り、耐衝撃性を必要とする部分には使用できない。そのため、人口歯根、骨補強材等はチタンやステンレススチール等、人体為害性のない金属材料により形成されている。しかしながら、生体適合性の観点からはリン酸カルシウム系化合物の方がはるかに優れているため、リン酸カルシウム系化合物、なかでもハイドロキシアパタイトを使用することが望まれている。
【０００３】
このような事情下で、リン酸カルシウム系化合物をガラス材料、金属材料、合成樹脂と複合化することが試みられており、既に一部は実用化されている。ところがガラス材料と複合化した場合、ガラスが生体内で経時的に溶出するだけでなく、靭性が不足するという問題がある。
【０００４】
リン酸カルシウム系化合物と金属材料との複合材は、一般に金属枠内にリン酸カルシウム系化合物粒子を埋設するか、金属粉体とリン酸カルシウム系化合物との混合物を焼成することにより得られる。しかしながら、前者の場合、生体内でリン酸カルシウム系化合物のズレが生じる恐れがある。また後者の場合、複合焼成体の表面に露出しているリン酸カルシウム系化合物粒子が脱落しやすい。
【０００５】
溶融した合成樹脂とリン酸カルシウム粒子とを混練し、複合化する試みも行われているが、混練時にリン酸カルシウム粒子が崩壊しやすく、また複合体を成形加工する際に溶融した合成樹脂が、リン酸カルシウム粒子の表面を覆いやすい欠点がある。さらに切削加工時にバリが生じるといった問題もある。
【０００６】
このため本出願人は先に、リン酸カルシウム粒子と合成樹脂の架橋粒子とを加圧加熱処理することにより、合成樹脂の架橋粒子同士を接合させることを提案した（特願２００１−０６４０３２号）。さらに架橋されていない合成樹脂粒子を用い、合成樹脂粒子同士を接合させることにより、水分に対して安定なリン酸カルシウム−合成樹脂複合体を作製することを提案した（特願２００１−３４３４８９号）。しかし、これらの複合体は優れた加工性、耐衝撃性及び耐水性を有するが、合成樹脂粒子がリン酸カルシウム粒子を包囲するように存在するため、リン酸カルシウム粒子の表面積が小さい。そのため複合体の生体適合性はそれほど高くないという問題がある。
【０００７】
リン酸カルシウム粒子と合成樹脂の架橋粒子との複合体に生体適合性の極めて高いブロック状のリン酸カルシウムを複合化させる試みも行われているが、リン酸カルシウムブロックが脱離しやすいという欠点がある。またリン酸カルシウムブロックは靭性に劣るため、成形加工時に崩壊してしまうという問題もある。
【０００８】
従って本発明の目的は、優れた加工性、耐衝撃性及び耐水性を有するとともに、生体適合性の高いリン酸カルシウム−合成樹脂複合体、及びその製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、リン酸カルシウム−合成樹脂複合体に生体適合性の極めて高いリン酸カルシウムブロックを含ませ、それを複合体の表面の少なくとも一部に露出させると、リン酸カルシウム−合成樹脂複合体の加工性、耐衝撃性、耐水性及び生体適合性はいっそう高まることを発見し、本発明に想到した。
【００１０】
すなわち、本発明のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体は、リン酸カルシウムブロック（又はリン酸カルシウムブロック及びリン酸カルシウム粒子）と、予め少なくとも部分的に架橋した合成樹脂粒子Ｉと、架橋されていない合成樹脂粒子ＩＩとを加圧加熱処理してなり、複合体の表面の少なくとも一部にリン酸カルシウムブロックが露出していることを特徴とする。
【００１１】
本発明のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体では、加圧加熱処理時に、合成樹脂粒子Ｉはある程度形状を保ったまま軟化し、架橋されていないために熱可塑性を有する合成樹脂粒子ＩＩが軟化するか溶融する。リン酸カルシウムブロックが多孔質である場合は、軟化あるいは溶融した合成樹脂粒子がリン酸カルシウムブロックの細孔に入り込むのが好ましい。合成樹脂粒子がリン酸カルシウムブロックに接合することにより、リン酸カルシウムブロックを複合体中で強固に固定するのが好ましい。
【００１２】
リン酸カルシウム−合成樹脂複合体において、予め少なくとも部分的に架橋した合成樹脂粒子Ｉ及び架橋されていない合成樹脂粒子ＩＩからなる合成樹脂粒子同士は接合しているのが好ましい。加圧加熱処理により、合成樹脂粒子Ｉはある程度形状を保ったまま軟化して接合し、合成樹脂粒子ＩＩは軟化するか溶融して各粒子間の空隙に入り込む。各粒子間の空隙を充填する合成樹脂粒子ＩＩはバインダーとして機能する。
【００１３】
通常の状態ではリン酸カルシウム粒子は合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩによって強固に保持されているのみならず、合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩ同士も強固に接合しているが、切削研磨時にはリン酸カルシウム粒子と合成樹脂粒子との界面並びに合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩ同士の界面でそれぞれ剥離が起こる。従ってリン酸カルシウム粒子を含有するリン酸カルシウム−合成樹脂複合体は極めて加工性に優れている。
【００１４】
リン酸カルシウムブロックは生体適合性の観点から多孔質であるのが好ましい。リン酸カルシウムブロックのカルシウム／リンのモル比は１．４〜２．０であるのが好ましい。また実用上、リン酸カルシウムブロックは少なくとも１ｍｍ以上の厚さを有し、焼成したものが好ましい。
【００１５】
リン酸カルシウム粒子は生体適合性の観点から多孔質粒子であるのが好ましい。リン酸カルシウム粒子の平均粒径は０．００１〜１０　ｍｍであるのが好ましく、カルシウム／リンのモル比は１．４〜２．０であるのが好ましい。またリン酸カルシウム粒子は焼成されているものが好ましい。
【００１６】
合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩはいずれも非水溶性アクリル系樹脂又はポリスチレン樹脂からなるのが好ましく、ポリメチルメタクリレートからなるのが特に好ましい。架橋されていない合成樹脂粒子ＩＩの含有量は、合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩの合計量に対して０．２〜５０重量％であるのが好ましい。
【００１７】
リン酸カルシウム粒子を含有する複合体の場合、リン酸カルシウム粒子の含有量は、リン酸カルシウム粒子と合成樹脂Ｉ及びＩＩの合計量に対して８０重量％以下であるのが好ましい。
【００１８】
本発明のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体の製造方法は、（ａ）前記リン酸カルシウムブロック（又はリン酸カルシウムブロック及びリン酸カルシウム粒子）と、前記合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩとを成形型に充填し、その際前記リン酸カルシウムブロックが前記複合体の表面の少なくとも一部に存在し、かつ前記リン酸カルシウム粒子を使用する場合には前記合成樹脂粒子が前記リン酸カルシウム粒子を包囲するようにし、（ｂ）前記合成樹脂粒子同士が接合するように前記成形型内の充填物を加圧加熱処理することを特徴とする。
【００１９】
前記リン酸カルシウムブロック（又は前記リン酸カルシウムブロック及び／又は前記リン酸カルシウム粒子）は焼成しておくのが好ましい。焼成温度は５００℃〜１３００℃であるのが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［１］　リン酸カルシウム−合成樹脂複合体
リン酸カルシウム−合成樹脂複合体は、リン酸カルシウムブロック（又はリン酸カルシウムブロック及びリン酸カルシウム粒子）と、予め少なくとも部分的に架橋されている合成樹脂粒子Ｉと、架橋されていない合成樹脂粒子ＩＩからなる。
【００２１】
（１）　リン酸カルシウムブロック
リン酸カルシウムブロックのカルシウム／リンのモル比は１．４〜２．０とするのが好ましい。リン酸カルシウムブロックの具体例としては、ハイドロキシアパタイト、フッ素アパタイト等のアパタイト類、リン酸三カルシウム及びリン酸四カルシウム等、又はこれらの混合粉体が挙げられる。
【００２２】
リン酸カルシウムブロックは多孔質であっても緻密であってもよいが、多孔質の方が好ましい。多孔質の場合、気孔率は５〜８０％であるのが好ましい。リン酸カルシウムブロックの細孔は大小様々であるが、２０〜２０００μｍの径を有するのが好ましい。
【００２３】
リン酸カルシウムブロックの形状は特に限定されず、角柱形状や円柱形状等とすることができる。リン酸カルシウムブロックの厚さは特に限定されないが、実用上の観点から、１ｍｍ以上であるのが好ましい。
【００２４】
（２）　リン酸カルシウム粒子
本発明のリン酸カルシウム―合成樹脂複合体としては、リン酸カルシウム粒子を含有するものと、含有しないものがある。リン酸カルシウム粒子を含有する場合、その組成はリン酸カルシウムブロックと同じであるのが好ましい。リン酸カルシウム粒子は多孔質粒子でも緻密粒子でも良いが、多孔質の方が好ましい。多孔質粒子の場合、気孔率は２０〜７０％であるのが好ましい。多孔質粒子の細孔は大小様々であるが、１０〜２０００μｍの径を有するのが好ましい。
【００２５】
リン酸カルシウム粒子は、平均粒径が０．００１〜１０　ｍｍとなるように粒度調整するのが好ましい。リン酸カルシウム粒子のより好ましい平均粒径は０．０１〜６ｍｍである。リン酸カルシウム粒子の平均粒径が１０　ｍｍ超であると、使用時にリン酸カルシウム−合成樹脂複合体からリン酸カルシウム粒子が脱落しやすくなるので好ましくない。また、０．００１　ｍｍ未満であると、凝集しやすく分散性が悪くなる上にコストが高くなる。
【００２６】
リン酸カルシウム粒子は、加圧加熱処理前に焼成するのが好ましい。焼成温度は５００〜１３００℃が好ましく、７００〜１２００℃がより好ましい。仮焼成温度が５００℃より低いと、加圧加熱処理中にリン酸カルシウム粒子が崩壊しやすくなり、特に多孔質のリン酸カルシウム粒子の場合、加圧により変形し、気孔がつぶれて気孔性が失われる。また焼成温度が１３００℃より高いと、リン酸カルシウム系化合物の分解又は劣化が起こるので好ましくない。
【００２７】
焼成時間（上記焼成温度を保持する時間）は、１〜１０時間とするのが好ましい。焼成時間が１時間未満であると焼成によるリン酸カルシウム粒子の補強効果が十分に得られない。また１０時間を超えて処理しても効果に変化が見られず、コスト高となるだけである。より好ましい焼成時間は２〜５時間である。焼成雰囲気は特に限定されないが、リン酸カルシウム粒子の分解を防止するために、大気中で行うのが好ましい。
【００２８】
（３）　合成樹脂粒子
合成樹脂粒子は、予め少なくとも部分的に架橋した合成樹脂粒子Ｉ、及び架橋されていない合成樹脂粒子ＩＩからなる。予め少なくとも部分的に架橋した合成樹脂粒子Ｉ及び架橋されていない合成樹脂粒子ＩＩとしては、人体為害性のないものであれば限定的でなく、公知の材料を用いることができる。合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩは好ましくは非水溶性のアクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂等からなり、特に好ましくは、ポリメチルメタクリレートからなる。合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩは同じ材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。
【００２９】
合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩの平均粒径はいずれも０．０５〜５００μｍであるのが好ましく、０．１〜１００μｍであることがより好ましい。また合成樹脂粒子の平均粒径は、リン酸カルシウム粒子の平均粒径よりも小さいのが好ましい。
【００３０】
合成樹脂粒子ＩＩの含有量は、合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩの合計量に対して０．２〜５０重量％であるのが好ましい。合成樹脂粒子ＩＩの含有量が０．２％未満の場合、複合体は水分に対する十分な安定性を得ることができない。また含有量が５０重量％超の場合、加圧加熱処理する工程で多孔性のリン酸カルシウム粒子内に合成樹脂粒子ＩＩが侵入する恐れがあるのみならず、複合体の加工性も低い。
【００３１】
（４）　リン酸カルシウム−合成樹脂複合体の構造
本発明のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体は、リン酸カルシウムブロックが表面の少なくとも一部に露出している。
【００３２】
図１〜図５は本発明の各実施例によるリン酸カルシウム−合成樹脂複合体３を示す。各図において、（ａ）は複合体３の斜視図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図を示す。図１〜図３はリン酸カルシウム粒子を含有するリン酸カルシウム−合成樹脂複合体３の例を示し、図４及び図５はリン酸カルシウム粒子を含有していないリン酸カルシウム−合成樹脂複合体３の例を示す。
【００３３】
図１に示すリン酸カルシウム−合成樹脂複合体３は、リン酸カルシウムブロック２００と、リン酸カルシウム粒子１００及び合成樹脂粒子の混合物からなる層３ａとからなる二層構造を有する。層３ａ中の合成樹脂粒子は、予め少なくとも部分的に架橋されている合成樹脂粒子Ｉ及び架橋されていない合成樹脂粒子ＩＩからなる。架橋合成樹脂粒子Ｉ及び架橋されていない合成樹脂粒子ＩＩはリン酸カルシウム粒子１００を取り囲み、密着している。
【００３４】
図２に示すリン酸カルシウム−合成樹脂複合体３は、リン酸カルシウム粒子１００及び合成樹脂粒子の混合物からなる層３ａの一部にリン酸カルシウムブロック２００が嵌め込まれた構造を有する。リン酸カルシウムブロック２００は複合体３の２つの面に露出している。それ以外は図１に示すリン酸カルシウム−合成樹脂複合体３と同じである。
【００３５】
図３に示すリン酸カルシウム−合成樹脂複合体３は、リン酸カルシウム粒子１００及び合成樹脂粒子の混合物からなる層３ａの上下面のそれぞれの中央部にリン酸カルシウムブロック２００が嵌め込まれた構造を有する。リン酸カルシウムブロック２００は複合体３の上下面に露出しており、上下から層３ａを挟んで層３ａと密着している。それ以外は図１に示すリン酸カルシウム−合成樹脂複合体３と同じである。
【００３６】
図４に示すリン酸カルシウム−合成樹脂複合体３は、予め少なくとも部分的に架橋されている合成樹脂粒子Ｉ及び架橋されていない合成樹脂粒子ＩＩからなる層３ｂと、層３ｂを挟持する一対のリン酸カルシウムブロック２００とからなる三層構造を有する。層３ｂ中の合成樹脂粒子は架橋合成樹脂粒子Ｉと架橋されていない合成樹脂粒子ＩＩとが互いに密着している。
【００３７】
図５に示すリン酸カルシウム−合成樹脂複合体３は、予め少なくとも部分的に架橋されている合成樹脂粒子Ｉ及び架橋されていない合成樹脂粒子ＩＩからなる円柱状の層３ｂと、その外側面を被覆する円筒状のリン酸カルシウムブロック２００とからなる。それ以外は図４に示すリン酸カルシウム−合成樹脂複合体３と同じである。
【００３８】
［２］　リン酸カルシウム−合成樹脂複合体の製造方法
（１）　リン酸カルシウムブロックの製造
リン酸カルシウムブロックは公知の方法を用いて製造してよいが、特開平２−１６７８６８号及び特開平８−４８５８３号に記載の方法に基づいて製造するのが好ましい。特開平２−１６７８６８号に記載のリン酸カルシウムブロックの製造方法は、（Ｉ）リン酸カルシウム系化合物粉体と高分子物質とを含むスラリー又は流動性ゲルを発泡させた後増粘又はゲル化し、得られた発泡成形体を必要に応じて焼成する方法であり、特開平８−４８５８３号に記載のリン酸カルシウムブロックの製造方法は、（ＩＩ）リン酸カルシウム系化合物粉体と高分子物質との混合物を加圧により圧粉体に成形し、得られた圧粉体を焼成する方法である。
【００３９】
（２）　リン酸カルシウム−合成樹脂複合体の製造
（Ｉ）　加圧加熱処理装置
本発明は、リン酸カルシウム−合成樹脂複合体を製造するのに加圧加熱法を利用する。リン酸カルシウム−合成樹脂複合体としては、リン酸カルシウム粒子を含有するものと含有しないものがあり、リン酸カルシウム粒子を含有する複合体の製造方法の実施例を以下に記載するが、リン酸カルシウム粒子を含有しない複合体も同様な加圧加熱法により得ることができる。
【００４０】
リン酸カルシウム−合成樹脂複合体を製造するのに好ましい加圧加熱法としては、熱源に接続した一対の型の間にリン酸カルシウムブロックと、リン酸カルシウム粒子と、予め少なくとも部分的に架橋されている合成樹脂粒子Ｉと、架橋されていない合成樹脂粒子ＩＩとからなる混合物とを充填し、加圧しながら加熱する方法が挙げられる。加圧加熱は真空中、又はＮ２やＨｅ、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気中で行うのが好ましい。
【００４１】
図６〜図８は、真空又は不活性ガス雰囲気中で加圧加熱処理を行う装置の一例を示す。図６において、加圧加熱装置１は、真空ポンプ７が設けられた真空チャンバー６と、その中に配置された成形型２と、成形型２内のキャビティ２ａに加えられたリン酸カルシウムブロックと、リン酸カルシウム粒子と、合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩとからなる混合物３ａとを加圧及び加熱する一対のパンチ４ａ、４ｂと、各パンチ４ａ、４ｂを駆動するラム５ａ、５ｂとを有する。成形型２内には、処理温度を測定するための熱電対（図示せず）が設けられている。またガスポンプ１１にはガス導入口及びガスボンベ（図示せず）が設けられている。
【００４２】
各ラム５ａ、５ｂは、加圧駆動機構９により駆動されて混合物３を加圧するとともに、給電端子（図示せず）を介して接続した電源８から電力の供給を受け、パンチ４ａ、４ｂを加熱する。制御部１０は加圧駆動機構９、電源８、真空ポンプ７及び熱電対に接続しており、成形型２内の加圧力及び加熱温度、真空チャンパー６内の真空度等を制御する。
【００４３】
図７に示すように、成形型２は環状構造を有し、断面が円形、小判形、長方形等のキャビティー２ａを有する。各パンチ４ａ、４ｂは成形型２のキャビティー２ａ内を上下動するように、キャビティー２ａよりも僅かに小さい断面を有する。各パンチ４ａ、４ｂはラム５ａ、５ｂに固定されている。
【００４４】
（ＩＩ）　充填
リン酸カルシウムブロックが複合体の表面の少なくとも一部に露出し、合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩがリン酸カルシウム粒子を取り囲むように、リン酸カルシウムブロックと、混合物３ａとを成形型２のキャビティー２ａに充填する。
【００４５】
リン酸カルシウム粒子の含有量は、合成樹脂Ｉ及びＩＩ、並びにリン酸カルシウム粒子の合計量に対して８０重量％以下であるのが好ましい。リン酸カルシウム粒子の含有量が８０重量％超だと、リン酸カルシウム粒子の周囲が合成樹脂粒子で満たされず、リン酸カルシウム粒子が脱落しやすくなる。
【００４６】
（ＩＩＩ）　加圧加熱処理
図８に示すように、リン酸カルシウムブロックと、混合物３ａとをキャビティー２ａに充填した後、真空チャンバー６を密閉して真空ポンプ７により脱気し、１Ｐａ程度の真空度に保つ。その後Ｎ２やＨｅ、Ａｒ等の不活性ガスを導入してもよい。この処理で脱酸素（低濃度）状態にすることにより、合成樹脂の酸化分解を防止できる。
【００４７】
制御部１０により加圧駆動機構９が作動すると、ラム５ａ、５ｂの少なくとも一方が互いに近接する方向に移動し、これらに固定されたパンチ４ａ、４ｂは混合物３を加圧する。パンチ４ａ、４ｂによる加圧力は０．５〜５０　ＭＰａとするのが好ましく、１．０〜２０ＭＰａとするのがより好ましい。加圧力が０．５　ＭＰａより小さいと合成樹脂粒子とリン酸カルシウムブロック及び合成樹脂粒子同士の接合が不充分となり、複合体からリン酸カルシウムブロック及びリン酸カルシウム粒子が脱落しやすくなる。また５０　ＭＰａより大きくしてもそれに見合う形態保持性の向上が得られず、かえってリン酸カルシウムブロック及びリン酸カルシウム粒子が崩壊する等の問題が生じるだけである。
【００４８】
電源８によってパンチ４ａ、４ｂを加熱することにより、混合物３は加圧下で加熱される。混合物３の加熱は、予め設定した昇温プログラムに従って行うのがよい。その場合、成形型２に設けられた熱電対（図示せず）により混合物３の温度を検出し、熱電対の出力を制御部１０に入力する。制御部１０は入力した温度データに基づき昇温プログラム通りに昇温するための信号を作成し、それを電源８に出力する。電源８は制御部１０からの命令に従い、適当な電流をラム５ａ、５ｂに供給する。
【００４９】
加熱温度は、１３０〜３００℃であるのが好ましく、１５０〜２５０℃であるのがより好ましい。加熱温度が１３０℃未満だと合成樹脂粒子同士、合成樹脂粒子とリン酸カルシウムブロック、及び合成樹脂粒子とリン酸カルシウム粒子の密着が不充分となり、複合体からリン酸カルシウムブロック及びリン酸カルシウム粒子が脱落しやすい。また加熱温度が３００℃超だと合成樹脂粒子が粒子形状を保てず、溶融して一体化してしまう場合があるので好ましくない。
【００５０】
加熱時間（加熱温度を保持する時間）は１〜３０分間とするのが好ましい。加熱時間が１分より短いと合成樹脂粒子同士、合成樹脂粒子とリン酸カルシウムブロック、及び合成樹脂粒子とリン酸カルシウム粒子の密着が不充分であり、また３０分より長くても密着力は向上しないので好ましくない。より好ましい加熱時間は３〜１０分間である。
【００５１】
加圧加熱処理終了後のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体を室温まで放冷し、成形型より取り出す。複合体の表面にリン酸カルシウム粒子が十分露出していない場合は、表面を研削してもよい。
【００５２】
【実施例】
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００５３】
実施例１
１重量％のメチルセルロースを含有する水溶液２０　ｇに、平均粒径３０μｍのリン酸カルシウム粉体１０　ｇを加え、所定のスピードかつ時間で混練した。得られた発泡スラリーを成形型枠内に流し込み成形し、８０℃で７２時間乾燥後９００℃の大気炉で４時間焼成した。更に機械加工により、気孔率３０％の８　ｍｍ×２５　ｍｍ×厚さ３　ｍｍの外形としたリン酸カルシウムブロック（カルシウム／リンのモル比１．６７）を作製した。
【００５４】
９００℃の大気炉で焼成した０．５０　ｇの多孔質リン酸カルシウム粒子（粒径０．２〜０．６　ｍｍ、カルシウム／リンのモル比１．６７）、１．３５　ｇの架橋アクリル粉体Ｉ（平均粒径１５．０μｍ、ケミスノーＭＰ−１５００Ｈ、綜研化学（株）製）、及び０．１５　ｇの非架橋アクリル粉体ＩＩ（平均粒径１．５μｍ、ケミスノーＭＰ−１４００、綜研化学（株）製）をアクリル粉体がリン酸カルシウム粒子を包囲するように混合し、加圧加熱装置の成形型（８　ｍｍ×２５　ｍｍ×高さ５０　ｍｍ）に充填した。さらに充填した混合物の上にリン酸カルシウムブロックをその厚さ方向が成形型の高さ方向になるように設置した。
【００５５】
上記のように充填した成形型中の多孔質リン酸カルシウム粒子及び合成樹脂粒子の混合物と、多孔質リン酸カルシウムブロックとを上下から５　ＭＰａの圧力で加圧しながら、２５０℃の加熱温度に５分間保持した。その後冷却し、室温で加圧を開放した。
【００５６】
得られたリン酸カルシウム−合成樹脂複合体をフライスを用いて加工し、図１に示す形状（８　ｍｍ×２５　ｍｍ×厚さ８　ｍｍ）とした。この複合体のリン酸カルシウム粒子及び合成樹脂粒子からなる層の表面を、走査型電子顕微鏡で観察した結果、リン酸カルシウムがアクリル樹脂に覆われることなく表面に良好に露出していた。またリン酸カルシウム−合成樹脂複合体の三点曲げ強度は２５．６　ＭＰａであった。なお、三点曲げ強度測定は、複合体層の反積層方向が装置の上下に位置するように設置して行った。
【００５７】
実施例２
メチルセルロース水溶液とリン酸カルシウム粉体との混合物を混練するスピードかつ時間を変更した以外実施例１と同様にして発泡スラリーを作製し、それを成形型枠内に流し込み成形し、８０℃で７２時間乾燥後、機械加工を施し、更に１０００℃の大気炉で４時間焼成した。これにより気孔率１０％の６　ｍｍ×２５　ｍｍ×厚さ３　ｍｍのリン酸カルシウムブロック（カルシウム／リンのモル比１．６７）を作製した。
【００５８】
得られたリン酸カルシウムブロックを加圧加熱装置の成形型（８　ｍｍ×２５　ｍｍ×高さ５０　ｍｍ）に設置した。その際リン酸カルシウムブロックの厚さ方向が成形型の高さ方向になるようにリン酸カルシウムブロックをキャビティー２ａの底部の中央に設置した。次に１０００℃の大気炉で焼成した１．００　ｇの多孔質リン酸カルシウム粒子（平均粒径０．０１　ｍｍ、カルシウム／リンのモル比１．６７）、０．９９８　ｇの架橋アクリル粉体Ｉ（平均粒径９０．０μｍ、ケミスノーＭＰ−９０Ｇ、綜研化学（株）製）、及び０．００２　ｇの非架橋アクリル粉体ＩＩ（平均粒径１．５μｍ、ケミスノーＭＰ−１４００、綜研化学（株）製）をアクリル粉体がリン酸カルシウム粒子を包囲するように混合し、リン酸カルシウムブロックの上から充填した。
【００５９】
上記のように充填した多孔質リン酸カルシウム粒子及び合成樹脂粒子の混合物と、多孔質リン酸カルシウムブロックとを上下から２０　ＭＰａの圧力で加圧しながら、２５０℃の加熱温度に５分間保持した。その後冷却し、室温で加圧を開放した。
【００６０】
得られたリン酸カルシウム−合成樹脂複合体をフライスを用いて加工し、図３に示す形状（８　ｍｍ×２５　ｍｍ×厚さ８　ｍｍ）とした。この複合体のリン酸カルシウム粒子及び合成樹脂粒子からなる層の表面を、走査型電子顕微鏡で観察した結果、リン酸カルシウムがアクリル樹脂に覆われることなく表面に良好に露出していた。またリン酸カルシウム−合成樹脂複合体の三点曲げ強度は３８．１　ＭＰａであった。なお、三点曲げ強度測定は、複合体のリン酸カルシウムブロックが露出してない面が装置の上下に位置するように設置して行った。
【００６１】
実施例３
カルシウム／リンのモル比及び発泡スラリーの混練スピードかつ時間を変更した以外実施例２と同様にして、１２００℃の大気炉で４時間焼成した気孔率５５％の８　ｍｍ×２５　ｍｍ×厚さ１．５　ｍｍの外形としたリン酸カルシウムブロック（カルシウム／リンのモル比１．５０）を作製した。
【００６２】
得られたリン酸カルシウムブロックを加圧加熱装置の成形型（８ｍｍ×２５　ｍｍ×高さ５０　ｍｍ）に設置した。その際リン酸カルシウムブロックの厚さ方向が成形型の高さ方向になるようにリン酸カルシウムブロックをキャビティー２ａの底部に設置した。次に１２００℃の大気炉で焼成した１．００　ｇの多孔質リン酸カルシウム粒子（粒径０．２〜０．３　ｍｍ、カルシウム／リンのモル比１．５０）、０．９８　ｇの架橋アクリル粉体Ｉ（平均粒径１５．０μｍ、ケミスノーＭＰ−１５００Ｈ、綜研化学（株）製）、及び０．０２　ｇの非架橋アクリル粉体ＩＩ（平均粒径１．５μｍ、ケミスノーＭＰ−１４００、綜研化学（株）製）をアクリル粉体がリン酸カルシウム粒子を包囲するように混合し、リン酸カルシウムブロックの上から充填した。さらに充填した混合物の上にリン酸カルシウムブロックの厚さ方向が成形型の高さ方向になるように設置した。
【００６３】
上記のように充填した合成樹脂粒子の混合物と、多孔質リン酸カルシウムブロックとを上下から１０　ＭＰａの圧力で加圧しながら、２００℃の加熱温度に５分間保持した。その後冷却し、室温で加圧を開放した。
【００６４】
得られたリン酸カルシウム−合成樹脂複合体をフライスを用いて加工し、図４に示す形状（８　ｍｍ×２５　ｍｍ×厚さ８．１　ｍｍ）とした。この複合体の三点曲げ強度は２８．６　ＭＰａであった。なお、三点曲げ強度測定は、複合体層の反積層方向が装置の上下に位置するように設置して行った。
【００６５】
実施例４
１０００℃の大気炉で焼成した２．００　ｇの多孔質リン酸カルシウム粒子（粒径０．２〜０．６　ｍｍ、カルシウム／リンのモル比２．００）、１．００　ｇの架橋アクリル粉体Ｉ（平均粒径１５．０μｍ、ケミスノーＭＰ−１５００Ｈ、綜研化学（株）製）、及び１．００　ｇの非架橋アクリル粉体ＩＩ（平均粒径０．４μｍ、ケミスノーＭＰ−１０００、綜研化学（株）製）をアクリル粉体がリン酸カルシウム粒子を包囲するように混合し、加圧加熱装置の成形型（内径９　ｍｍ×高さ６０　ｍｍ）に充填した。
【００６６】
上記のように充填した多孔質リン酸カルシウム粒子及び合成樹脂粒子の混合物を上下から５　ＭＰａの圧力で加圧しながら、１５０℃の加熱温度に５分間保持した。その後冷却し、室温で加圧を開放した。得られたリン酸カルシウム−合成樹脂複合体を、旋盤を用いて加工し、複合体ブロック（外径６．９　ｍｍ×高さ２７　ｍｍ）を得た。
【００６７】
また実施例１と同じ材料からなるリン酸カルシウムの管状成形体を１０００℃の大気炉で２時間焼成し、気孔率４０％で外径１０　ｍｍ×内径７　ｍｍ×高さ２５　ｍｍの外形を有するリン酸カルシウム管状ブロック（カルシウム／リンのモル比２．００）を作製した。
【００６８】
得られたリン酸カルシウム−合成樹脂複合体ブロックを加圧加熱装置の成形型（キャビティの内径１０　ｍｍ×高さ６０　ｍｍ）に設置した。次にリン酸カルシウム管状ブロック内に前記複合体ブロック（内径６．９　ｍｍ×高さ２７　ｍｍ）を充填した。
【００６９】
上記のように多孔質リン酸カルシウムと合成樹脂粒子からなるブロックを多孔質リン酸カルシウムブロック内に充填した状態で、全体を上下から１０　ＭＰａの圧力で加圧しながら、２５０℃の加熱温度に１０分間保持した。その後冷却し、室温で加圧を開放した。
【００７０】
得られた複合体を、旋盤を用いて加工し、図５に示す形状（外径１０　ｍｍ×高さ２５ｍｍ）とした。この複合体の三点曲げ強度は３１．０　ＭＰａであった。なお、三点曲げ強度測定は、複合体層の反積層方向が装置の上下に位置するように設置して行った。
【００７１】
【発明の効果】
上記の通り、本発明のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体は、複合体の表面少なくとも一部に極めて生体適合性の高いリン酸カルシウムブロックが露出しているため、優れた生体適合性を有している。かかる構造を有する本発明のリン酸カルシウム−合成樹脂複合体は、人口歯根や骨補強材等の用途に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるリン酸カルシウム−合成樹脂複合体の構造を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は縦断面図である。
【図２】本発明の別の実施例によるリン酸カルシウム−合成樹脂複合体の構造を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は縦断面図である。
【図３】本発明のさらに別の実施例によるリン酸カルシウム−合成樹脂複合体の構造を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は縦断面図である。
【図４】本発明のさらに別の実施例によるリン酸カルシウム−合成樹脂複合体の構造を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は縦断面図である。
【図５】本発明のさらに別の実施例によるリン酸カルシウム−合成樹脂複合体の構造を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は縦断面図である。
【図６】本発明の方法を実施するための真空加圧加熱装置の構成を示す概略図である。
【図７】図６の真空加圧加熱装置の成形部位を示す分解図である。
【図８】図７の真空加圧加熱装置の成形型にリン酸カルシウムブロック２００及び混合物３を充填した状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
Ｉ・・・合成樹脂粒子Ｉ
ＩＩ・・・合成樹脂粒子ＩＩ
１００・・・リン酸カルシウム粒子
２００・・・リン酸カルシウムブロック
１・・・加圧加熱装置
２・・・成形型
２ａ・・・キャビティー
３・・・リン酸カルシウムブロック（又はリン酸カルシウムブロック及びリン酸カルシウム粒子）と、合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩとからなる複合体
３ａ・・・リン酸カルシウム粒子と、合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩとからなる混合物層
３ｂ・・・合成樹脂粒子Ｉ及びＩＩからなる混合物層
４ａ・・・上パンチ
４ｂ・・・下パンチ
５ａ，　５ｂ・・・ラム
６・・・真空チャンバー
７・・・真空ポンプ
８・・・電源
９・・・加圧駆動機構
１０・・・制御部
１１・・・ガスポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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