(57)【要約】【課題】低気孔率で強度が高い多孔体からなる骨補填材を製造する。【解決手段】少なくとも所定量の水を含む液体にリン酸カルシウム粉体を解いてリン酸カルシウム含有スラリーを作製し、該リン酸カルシウム含有スラリーに起泡剤を添加して発泡させることにより発泡スラリーを作製し、連続した微細な空孔を有する有機質多孔体に該発泡スラリーを含浸させて発泡スラリー含浸体を作製し、該発泡スラリー含浸体を乾燥させた後に加熱して有機質多孔体を分解消失させ、残ったリン酸カルシウムを焼結させてリン酸カルシウム多孔体からなる骨補填材を製造する方法において、リン酸カルシウム含有スラリーに、発泡させたときに、発泡スラリー全体が泡立ち発泡状態となり、かつ、少なくとも５分以上放置してもその発泡状態が維持されて、その下面に液体が沈降して来ない種類および量の増粘剤を添加する骨補填材の製造方法を提供する。【選択図】　図１
2004041356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも所定量の水を含む液体にリン酸カルシウム粉体を解いてリン酸カルシウム含有スラリーを作製し、該リン酸カルシウム含有スラリーに起泡剤を添加して発泡させることにより発泡スラリーを作製し、連続した微細な空孔を有する有機質多孔体に該発泡スラリーを含浸させて発泡スラリー含浸体を作製し、該発泡スラリー含浸体を乾燥させた後に加熱して有機質多孔体を分解消失させ、残ったリン酸カルシウムを焼結させてリン酸カルシウム多孔体からなる骨補填材を製造する方法において、
前記リン酸カルシウム含有スラリーに、発泡させたときに、発泡スラリー全体が泡立ち発泡状態となり、かつ、少なくとも５分以上放置してもその発泡状態が維持されて、その下面に液体が沈降して来ない種類および量の増粘剤を添加する骨補填材の製造方法。
【請求項２】
前記増粘剤がでんぷんからなる請求項１に記載の骨補填材の製造方法。
【請求項３】
前記でんぷんの量が、前記リン酸カルシウム含有スラリー中の水１００重量部に対し、２〜３．５重量部である請求項２に記載の骨補填材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、整形外科治療において人体内に埋め込まれる骨補填材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
セラミック多孔体を作製する方法としてスポンジ法が知られている。この方法は、まず、セラミック粉体を水等の溶媒に解くことによりセラミックスラリーを作る。次いで、このセラミックスラリーを有機質多孔体、代表的にはスポンジに含浸させる。含浸は、セラミックスラリー中においてスポンジを繰り返し圧縮し、あるいは全体を減圧して吸い込ませることにより行われる。そして、このようにしてセラミックスラリーを含浸させたスポンジを乾燥し、その後、セラミック成分を除く、スポンジおよびセラミックスラリー中の全ての成分が消失する温度以上の温度で焼成する。これにより、セラミックのみが、スポンジと概略同様の形態に焼結されたセラミック多孔体が構成される。
【０００３】
スポンジ法において、気孔率が低く、したがって強度が高いセラミック多孔体を得るには、セラミックスラリーの粘度を高めて、スポンジ中により多くのセラミック成分が残るようにする。すなわち、スポンジからセラミックスラリーが流出してしまうのを防ぐ工夫が必要である。
【０００４】
このために、例えば、特公昭６３−２７３１０号公報には、連続した微細な空孔を有する有機質多孔体、すなわち、スポンジを、起泡剤を添加したセラミック原料スラリー内に浸漬する技術が開示されている。これによれば、気泡剤を発泡させることにより、セラミック原料スラリーを空孔内表面に付着させた後に、セラミック原料スラリーが付着したスポンジを加熱して分解消失させるので、残ったセラミック骨格を焼結して連続した微細な空孔を全体にわたって均一に分布させたセラミック多孔体を製造することができる。この際に、必要に応じて粘度調整剤・分散剤を添加することによりスラリーの性状を代えることができるが、セラミック原料以外の添加物はできるだけ少なくし、セラミック多孔体の嵩密度を高めて、強度を向上させることが望ましいとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この従来技術の記載からも明らかなように、スポンジ法においては、スポンジに含浸させたセラミックスラリーがスポンジ外に流出するのを防ぎつつ乾燥させることが必要である。
しかしながら、この点について、上記従来技術では、粘度調整剤を添加しても良いとの記述があるものの、その粘度調整剤の種類や量についての具体的な記述がない。このため低気孔率で高強度な多孔体からなる骨補填材の具体的な製造方法は明らかではない。
【０００６】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、スポンジ法において低気孔率で強度が高い多孔体からなる骨補填材を製造する具体的な方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、少なくとも所定量の水を含む液体にリン酸カルシウム粉体を解いてリン酸カルシウム含有スラリーを作製し、該リン酸カルシウム含有スラリーに起泡剤を添加して発泡させることにより発泡スラリーを作製し、該発泡スラリーを連続した微細な空孔を有する有機質多孔体に含浸させて発泡スラリー含浸体を作製し、該発泡スラリー含浸体を乾燥させた後に加熱して有機質多孔体を分解消失させ、残ったリン酸カルシウムを焼結させてリン酸カルシウム多孔体からなる骨補填材を製造する方法において、前記リン酸カルシウム含有スラリーに、発泡させたときに、発泡スラリー全体が泡立ち発泡状態となり、かつ、少なくとも５分以上放置してもその発泡状態が維持されて、その下面に液体が沈降して来ない種類および量の増粘剤を添加する骨補填材の製造方法を提供する。
【０００８】
この発明によれば、リン酸カルシウム含有スラリーに添加する増粘剤の量および種類を調節することにより、泡立ち発泡状態を達成しかつ維持できるので、この泡立ち発泡状態を維持したまま、有機質多孔体外にリン酸カルシウム含有スラリーが流出するのを防ぎつつ乾燥させることが可能となる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載された製造方法において、前記増粘剤がでんぷんからなる骨補填材の製造方法を提供する。
この発明によれば、泡立ち発泡後の泡が強固に維持され、発泡スラリーが有機物多孔体内から容易に流出してしまうのを防ぎ、高い強度を有する多孔体からなる骨補填材を製造することが可能となる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の製造方法において、前記でんぷんの量が、前記リン酸カルシウム含有スラリー中の水１００重量部に対し、２〜３．５重量部である骨補填材の製造方法を提供する。
この発明によれば、リン酸カルシウム含有スラリーを十分に発泡させ、かつ、有機質多孔体内に保持することができ、高い強度の骨補填材を製造することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態に係る骨補填材の製造方法について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る骨補填材の製造方法は、図１に示されるように、まず、少なくとも所定量の水を含む液体にリン酸カルシウム粉体を解いてリン酸カルシウム含有スラリーを作製する。次いで、そのリン酸カルシウム含有スラリーに増粘剤および起泡剤を添加して発泡させることにより発泡スラリーを作製する。そして、連続した微細な空孔を有する有機質多孔体に、作製された発泡スラリーを含浸させて発泡スラリー含浸体を作製する。その後、その発泡スラリー含浸体を乾燥させる。そして乾燥した発泡スラリー含浸体を加熱する。これにより、発泡スラリー含浸体中の有機質多孔体が分解消失させられる。最後に、残ったリン酸カルシウムを焼結させる。これにより、リン酸カルシウム多孔体からなる骨補填材が製造される。
【００１２】
リン酸カルシウム含有スラリーに添加する増粘剤は、例えば、でんぷんである。１００ｇの水にでんぷんを溶かし、適量の起泡剤を添加してハンドミキサで発泡させた後５分経過後の泡の嵩量を図２に示す。図２の横軸は溶かしたでんぷんの量である。この図２によれば、添加するでんぷんの量が３．５ｇを越えると、泡の嵩量が激減してほぼゼロになっている。でんぷんの添加量が多すぎると、ゲル化が生じてしまい、泡立ち発泡状態とならないことがわかる。
【００１３】
一方、でんぷんの添加量を３．５ｇより少なくして、一旦発泡状態を達成しても、時間経過とともに泡の下部に液体が沈降してくることがある。図３は、横軸をでんぷん添加量、縦軸を発泡させた後５分経過後の泡の下部にたまる液体量として両者の関係を示したグラフである。これによれば、でんぷんの添加量が２ｇより少ないと泡の下部にたまる液体量が増大している。でんぷんの添加量が少ないと、泡立ち発泡状態を維持することができないことがわかる。
【００１４】
したがって、これら２つの図２，図３を考えあわせると、添加するでんぷん量が２ｇより少ないと泡立ち発泡状態を維持することができず、３．５ｇを越えると泡立ち発泡状態自体が得られないと言える。したがって、添加されるでんぷん量が、水１００ｇに対して２ｇ〜３．５ｇに制御されていれば、泡立ち発泡状態を達成し、かつ、その発泡状態を維持することができることになる。
【００１５】
そこで、本実施形態では、増粘剤として、でんぷんをリン酸カルシウム含有スラリー中の水１００重量部に対して２〜３．５重量部となるように添加している。これにより、でんぷんを添加したリン酸カルシウム含有スラリーをハンドミキサにより発泡させたときに、発泡スラリー全体が泡立ち発泡状態となり、かつ、少なくとも５分以上放置してもその発泡状態が維持されるとともに、その下面に液体が沈降して来ないように製造することができる。
【００１６】
したがって、このようにして発泡させられた発泡スラリーをスポンジに含浸させることにより、発泡スラリーを十分な泡立ち発泡状態としたままスポンジ内に含浸させ、かつスポンジから流出してこないように保持することができる。そして、このようにスポンジ内に発泡スラリーを保持したまま乾燥させることにより、発泡スラリー含有体の全体にわたって微細な多数の空孔を有した状態でリン酸カルシウムが固化する。その結果、その後に、このリン酸カルシウム含有体を加熱してスポンジを消失させ、かつ、リン酸カルシウムを焼結することにより、全体にわたって微細な空孔が連続して形成されたリン酸カルシウム多孔体からなる骨補填材を製造することができる。
【００１７】
したがって、本実施形態に係る製造方法により製造される骨補填材は、全体にわたって均質に微細な気孔を有し、低気孔率で高強度なリン酸カルシウム多孔体に構成されることになる。
【００１８】
なお、上記実施形態においては、リン酸カルシウム含有スラリーに添加する増粘剤としてでんぷんを用いたが、これに代えて、カルボキシビニルポリマー、アクリル酸・メタクリル酸アルキル共重合体、ジメチルジステアリルアンモニウムヘクトライト、カチオン処理合成ケイ酸ナトリウム・マグネシウム、合成ケイ酸ナトリウム・マグネシウム、あるいは生体適合性材料の内の少なくとも１つまたはそれらの組み合わせであってもよい。
【００１９】
【実施例】
次に、本実施形態に係る骨補填材の製造方法の実施例について説明する。
第１の実施例は以下の通りである。
まず、メカノケミカル法により作製したβリン酸三カルシウム粉末に、水と解膠剤となる界面活性剤とを加えて攪拌することにより、βリン酸三カルシウム含有スラリーを作製する。このβリン酸三カルシウム含有スラリーを構成する上記各成分の配合割合は、例えば、βリン酸三カルシウム粉末１５０重量部、水１００重量部、界面活性剤６重量部である。ただし、この割合に限定されるものではない。
【００２０】
ここで、でんぷんを３重量部加えた後に８０℃で２０分間加熱することにより、でんぷんを完全にβリン酸三カルシウム含有スラリーに溶解させる。でんぷんを予め水に溶かしておき、これを用いてβリン酸三カルシウム含有スラリーを作製しても良い。
次いで、気泡のために起泡剤（界面活性剤）を適量加える。起泡剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ひまし油カリ石鹸等でよい。なお起泡剤の種類は、これらに限定されるものではない。起泡剤の量は、少なければできあがる多孔体の気孔率が低くなり、多ければ高くなるので目的に応じて調整すればよい。例えば、ひまし油カリ石鹸を用いて気孔率７５％の多孔体を製造する場合には、その添加量は、０．１重量部でよい。
【００２１】
そして、起泡剤を所定量添加した後に、ハンドミキサを用いてβリン酸三カルシウム含有スラリーを泡立てる。スラリー全体が泡立ち発泡スラリーとなったところで、その中にスポンジを入れ、発泡スラリーのなかで圧縮しては復元させることを繰り返すことにより、スポンジ中に発泡スラリーを十分に含浸させる。
スポンジの種類は、例えば、１インチあたりに２０個から６０個のセルを有するポリウレタンフォームでよいが、これに限定されるものではない。
【００２２】
この後に、発泡スラリーを含浸した状態のスポンジを発泡スラリー内から取り出して乾燥させる。乾燥は、例えば、４０〜１００℃で１０時間行う。乾燥条件は、これに限定されるものではない。乾燥させられた発泡スラリー含有体を高温で焼成する。これにより、スポンジ、解膠剤、起泡剤、でんぷんを全て消失させるとともに、βリン酸三カルシウムを焼結する。これにより、βリン酸三カルシウム多孔体からなる骨補填材が製造される。
【００２３】
焼成は、例えば、βリン酸三カルシウムが十分に強固に焼結する温度以上であって、かつ、βリン酸三カルシウムがαリン酸三カルシウムに転移しない温度とすることが必要である。例えば、１０５０〜１１００℃の焼成温度で３０分以上焼成すればよい。なお、焼成条件はこれに限定されるものではない。
【００２４】
このようにして得られたβリン酸三カルシウム多孔体の気孔率は、初期のスラリー調製条件および起泡剤の添加量等によって種々の値に設定される。しかしながら、例えば、気孔率６０％とするように設定することにより、圧縮破壊強度が２０ＭＰａ以上の良好な骨補填材を製造することができる。
【００２５】
次に、本実施形態に係る骨補填材の製造方法の第２の実施例について、以下に説明する。
この実施例は、メカノケミカル法で作製したβリン酸三カルシウム粉末と、水と、解膠剤となる界面活性剤にでんぷんを加えて、ボールミルで３０分間以上攪拌することにより、βリン酸三カルシウム含有スラリーを作製する。でんぷんを含む各成分の配合割合および他の操作手順は、第１の実施例と同様でよい。
この実施例によれば、第１の実施例に比べ、後からでんぷんを溶かす操作が不要となり、手間を省くことが可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る骨補填材の製造方法によれば、発泡スラリーが有機質多孔体から流れでないように保持した状態で、その発泡スラリー含有体を乾燥・焼結させることができるので、全体にわたって均質な、高強度のリン酸カルシウム多孔体からなる骨補填材を製造することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る骨補填材の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】でんぷんの添加量と発泡スラリーの泡の嵩量との関係を示すグラフである。
【図３】でんぷんの添加量と発泡スラリーの下部に溜まる液量との関係を示すグラフである。
【図１】
2004041356.tif 000003
【図２】
2004041356.tif 000004
【図３】
2004041356.tif 000005