(57)【要約】  【課題】  高気孔率を有する多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法及びそれに用いる成形型を提供する。  【解決手段】  本発明の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法は、気孔率が80％以上の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体を製造する方法であり、(1) リン酸カルシウム系セラミックス粉体を含有するスラリーを起泡させ、(2) 前記スラリーを一対の微多孔質樹脂シートを型枠を介して対向させてなる成形型内に注入し、(3) ゲル化させ、(4) 乾燥後に焼結す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】
気孔率が80％以上の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体を製造する方法であって、(1) リン酸カルシウム系セラミックス粉体を含有するスラリーを起泡させ、(2) 前記スラリーを一対の微多孔質樹脂シートを型枠を介して対向させてなる成形型内に注入し、(3) ゲル化させ、(4) 乾燥後に焼結することを特徴とする多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記微多孔質樹脂シートの背面に網目状構造体を設けることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記微多孔質樹脂シートは空気及び水蒸気を通し、かつ液体としての水を通さないことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記微多孔質樹脂シートの気孔径は0.4 nm〜100μmであることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記微多孔質樹脂シートは80〜100℃で安定であることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記微多孔質樹脂シートを用いることにより、ゲル化乾燥後の多孔質リン酸カルシウム系セラミックスの表面を緻密化させないことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記スラリーに陰イオン又は非イオン界面活性剤を添加することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記スラリーに脂肪酸アルカノールアミド系界面活性剤又はアルキルエーテル硫酸エステル塩を添加することを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記起泡処理中に前記スラリーに空気を注入することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、二重管構造の注入管を用い、内管から前記陰イオン又は非イオン界面活性剤を注入し、外管から空気を注入することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１〜10のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記スラリーに水溶性高分子化合物を添加することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１〜11のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記スラリーの前記起泡処理中の温度を５〜20℃に保持することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１〜12のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記スラリーをシート状又はペレット状に成形することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１〜13のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記リン酸カルシウム系セラミックス粉体がハイドロキシアパタイトからなることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１〜14のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記リン酸カルシウム系セラミックス粉体は平均粒径が100 nm以下のリン酸カルシウム系セラミックスの一次粒子からなる平均粒径5.0〜100μｍの二次粒子であることを特徴とする方法。
【請求項１６】
リン酸カルシウム系セラミックス粉体を含有するスラリーを注入するための型枠と、一対の微多孔質樹脂シートを有し、前記一対の微多孔質樹脂シートを前記型枠を介して対向させてなることを特徴とする多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の成形型。
【請求項１７】
請求項16に記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の成形型において、前記微多孔質樹脂シートの背面に網目状構造体が設けられていることを特徴とする成形型。
【請求項１８】
請求項16又は17に記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の成形型において、前記型枠は、開口部が前記微多孔質樹脂シートと接する少なくとも一つの貫通孔を有することを特徴とする成形型。
【請求項１９】
請求項16〜18のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の成形型において、前記型枠はシリコーンゴム又はフッ素ゴムからなることを特徴とする成形型。
【請求項２０】
請求項16〜19のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の成形型において、前記微多孔質樹脂シートは空気及び水蒸気を通し、かつ液体としての水を通さないことを特徴とする成形型。
【請求項２１】
請求項16〜20のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の成形型において、前記微多孔質樹脂シートの気孔径は0.4 nm〜100μmであることを特徴とする成形型。
【請求項２２】
請求項16〜21のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の成形型において、前記微多孔質樹脂シートは80〜100℃で安定であることを特徴とする成形型。
【請求項２３】
請求項16〜22のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の成形型において、前記微多孔質樹脂シートはフッ素系樹脂又はポリオレフィン系樹脂からなることを特徴とする成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法及びそれに用いる成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイドロキシアパタイト等のリン酸カルシウム系セラミックスは生体適合性に優れ、細胞、生体組織等の培養に用いる担体や、人工歯根や骨補強材等の生体材料として利用されている。機械的強度の観点からは、リン酸カルシウム系セラミックスは緻密な程よいが、生体親和性の観点からは多孔質なほど、すなわち気孔率が高いほど良い。このため、従来から多孔質リン酸カルシウム系セラミックスを製造する方法として、発泡剤添加法、熱分解性樹脂ビーズ添加法、スポンジ樹脂含浸法、水溶性高分子ゲル化法等の種々の方法が提案されている。
【０００３】
発泡剤添加法は、例えばハイドロキシアパタイトのスラリーに過酸化水素水等の発泡剤を加え、発泡させて多孔質化する方法であるが、気孔率に限界があり、また製品ロット毎に均一な気孔径及び気孔率に制御するのが困難であるという問題がある。熱分解性樹脂ビーズ添加法は、例えばハイドロキシアパタイトのスラリーに熱分解性樹脂ビーズを添加・混合し、成形・乾燥した後、加熱により樹脂を焼失させ、多孔質化させる方法である。しかしながら、乾燥の際に樹脂ビーズは収縮しないため、成形体に歪みやクラックが発生するという問題がある他、多量に樹脂ビーズを使用するため、焼成に時間がかかり、さらに多量の炭酸ガスを発生するという問題がある。その上、得られる多孔質セラミックスの気孔率はせいぜい50％程度である。さらにスポンジ樹脂含浸法は、多孔質セラミックスの製造方法として広く使用されているものであるが、気孔率はスポンジの気孔率により規定されるので、気孔率はせいぜい75％程度であり、所望の微細な気孔を有する多孔質リン酸カルシウム系セラミックスを得ることはできない。
【０００４】
これらの方法に対して、特許第3058174号（特許文献１）は、セラミックスと水溶性高分子化合物とのスラリーを攪拌することにより起泡させ、起泡したスラリーを加熱することによりゲル化させ、気泡を保持した状態で乾燥する水溶性高分子ゲル化法を開示している。この方法により得られた多孔質セラミックスは、気泡に由来する孔径20〜2000μｍの球形のマクロポアと、セラミックス原料一次粒子の凝集体からなる球状二次粒子粉体の間隙によって形成される３次元連通孔とを有する。しかしながら、多孔質リン酸カルシウム系セラミックスに対する生体親和性の要求レベルが上昇するにつれて、特許文献１の方法により得られる多孔質リン酸カルシウム系セラミックスよりもさらに高気孔率の多孔質リン酸カルシウム系セラミックスが要求されるようになってきた。
【０００５】
特開2002-179478号（特許文献２）は、リン酸カルシウム系セラミックス粉体と、水溶性高分子と、非イオン界面活性剤とを含有するスラリーを強撹拌することにより起泡させ、高気孔率のリン酸カルシウム系セラミックス焼結体を得る方法を開示している。しかしながら、この方法はシート、ペレット等の生体材料を作製する場合、生産効率の点で十分でない。
【０００６】
多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体をシート、ペレット等として使用する場合、通常ハイドロキシアパタイト多孔体のブロックからシート、ペレット等を機械で切り出して使用する。しかしながら、この方法でシート、ペレット等を製造するのは手間がかかるだけでなく、歩留まりが悪く、コストが高いという問題がある。また、ハイドロキシアパタイト多孔体をブロック状に形成するため、多孔体の気孔率が向上せず、気孔率が80〜97％のシート、ペレット等を製造するには適さない。
【０００７】
【特許文献１】特許第3058174号公報
【特許文献２】特開2002-179478号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って本発明の目的は、高気孔率を有する多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法及びそれに用いる成形型、特にシート状又はペレット状の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体を生産性よく製造することが可能な多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法及びそれに用いる成形型を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、リン酸カルシウム系セラミックス粉体を含有するスラリーを起泡させ、一対の微多孔質樹脂シートを型枠を介して対向させてなる成形型内にスラリーを注入し、ゲル化させ、乾燥後焼結することにより、シート状、ペレット状等の高気孔率を有する多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体が生産性よく得られることを発見し、本発明に想到した。
【００１０】
すなわち、本発明の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法は、気孔率が80％以上の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体を製造する方法であり、(1) リン酸カルシウム系セラミックス粉体を含有するスラリーを起泡させ、(2) 前記スラリーを一対の微多孔質樹脂シートを型枠を介して対向させてなる成形型内に注入し、(3) ゲル化させ、(4) 乾燥後に焼結することを特徴とする。微多孔質樹脂シートの背面に網目状構造体を設けるのが好ましい。
【００１１】
微多孔質樹脂シートは空気及び水蒸気を通し、かつ液体としての水を通さないのが好ましい。微多孔質樹脂シートの気孔径は0.4 nm〜100μmであるのが好ましく、微多孔質樹脂シートは80〜100℃で安定であるのが好ましい。また、前記微多孔質樹脂シートを用いることにより、ゲル化乾燥後の多孔質リン酸カルシウム系セラミックスの表面を緻密化させないのが好ましい。
【００１２】
起泡処理中にスラリーに空気を注入するのが好ましく、スラリーに陰イオン又は非イオン界面活性剤を添加するのが好ましい。非イオン界面活性剤としては、脂肪酸アルカノールアミド系界面活性剤が好ましく、陰イオン界面活性剤としては、アルキルエーテル硫酸エステル塩が好ましい。スラリーに空気及び界面活性剤を添加する場合、二重管構造の注入管を用い、内管から前記陰イオン又は非イオン界面活性剤を注入し、外管から空気を注入してもよい。またスラリーに水溶性高分子化合物を添加してもよい。スラリーの起泡処理中の温度を５〜20℃に保持するのが好ましい。スラリーをシート状又はペレット状に成形し、シート状又はペレット状の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体とすることができる。
【００１３】
リン酸カルシウム系セラミックス粉体は、ハイドロキシアパタイトからなるのが好ましく、平均粒径が100 nm以下のリン酸カルシウム系セラミックスの一次粒子からなる平均粒径5.0〜100μｍの二次粒子であるのが好ましい。
【００１４】
本発明の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の成形型は、リン酸カルシウム系セラミックス粉体を含有するスラリーを注入するための型枠と、一対の微多孔質樹脂シートを有し、前記一対の微多孔質樹脂シートを前記型枠を介して対向させてなることを特徴とする。
【００１５】
微多孔質樹脂シートの背面に網目状構造体が設けられているのが好ましい。型枠は、開口部が前記微多孔質樹脂シートと接する少なくとも一つの貫通孔を有するものが好ましい。また、型枠は加熱時に厚さが変化しないように、シリコーンゴム又はフッ素ゴムからなるのが好ましい。微多孔質樹脂シートは空気及び水蒸気を通し、かつ液体としての水を通さないのが好ましく、微多孔質樹脂シートの気孔径は0.4 nm〜100μmであるのが好ましい。このような微多孔質樹脂シートを用いることにより、スラリーの水分を保持したまま成形し、加熱してゲル化させることができる。微多孔質樹脂シートはフッ素系樹脂又はポリオレフィン系樹脂からなるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法は、リン酸カルシウム系セラミックス粉体を含有するスラリーを起泡させ、一対の微多孔質樹脂シートを型枠を介して対向させてなる成形型内に注入し、成形型内でゲル化させ、得られた乾燥体を焼結するので、高気孔率を有する多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体を生産性よく製造することができる。そのため、特に細胞、生体組織等の培養に用いる担体や骨補填材料等の生体材料の製造に好適である。
【００１７】
本発明の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の成形型は、空気や水蒸気は通過するが、液体としての水は通過しない微多孔質樹脂シートを使用することにより、成形型内でゲル化させることができる。そのため、シート状、ペレット状等の所望の形状の多孔質リン酸カルシウム系セラミックスを直接成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
[1] 多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体
(1) 組成
リン酸カルシウム系セラミックス焼結体は、Ca／Ｐの質量比が好ましくは0.8〜2.0、より好ましくは1.6〜1.7のリン酸カルシウム系セラミックス粉体を含有する。Ca／Ｐの質量比が0.8未満であると燐酸三カルシウム［Ca3(PO4)2］の比率が高くなり、また2.0超であると酸化カルシウム（CaO）との混在相となる。本発明を適用する多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の好ましい例は多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体[Ca10(PO4)6・(OH)2]である。
【００１９】
(2) 気孔率
本発明の方法により製造される多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体は、80％以上の気孔率を有する。80％以上の高い気孔率を有するために、多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体は著しく高い生体親和性を有する。気孔率の上限については、実用的観点から97％程度が好ましい。97％超の気孔率を有する多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体は機械的強度が不十分なために加工性やハンドリング性に劣る。
【００２０】
多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体は、連通孔からなる気孔を有する。気孔径は好ましくは５μm〜10 mmである。気孔径を５μｍ未満にすると、細胞又は血管の侵入形成が困難となり、また10 mm超では安定した機械的強度を得るのが困難であり、製品ロット毎に加工性やハンドリング性の変動幅が大きくなりすぎる。多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体中の気孔径は均一であるのが好ましいので、大部分（80％以上）の気孔は50〜500μｍの範囲内に入っているのが好ましい。
【００２１】
[2] 製造方法
本発明の製造方法を多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体の場合を例にとって、以下詳細に説明するが、本発明は他のリン酸カルシウム系セラミックス焼結体にも適用することができる。
【００２２】
(1) スラリーの調製
リン酸カルシウム系セラミックス粉体としてハイドロキシアパタイトを用い、ハイドロキシアパタイト粉体を好ましくは５〜50質量％含有するスラリーを調製する。
【００２３】
(a) ハイドロキシアパタイト粉体
ハイドロキシアパタイト粉体は、平均粒径が100 nm以下の一次粒子からなる平均粒径が好ましくは5.0〜100μｍ、より好ましくは5.0〜30μmの二次粒子である。二次粒子の平均粒径が5.0μm未満であると、水と混合する際に水と分離してしまい、二次粒子の平均粒径が100μｍ超であると水に均一に分散させるのが困難になる。また、ハイドロキシアパタイト粉体は球状粒子であるのが好ましい。ハイドロキシアパタイト粉体が球状粒子であると、スラリーの撹拌性及び多孔質ハイドロキシアパタイトの成形性が向上するとともに、球状粒子同士により粒子間隙が形成され、連通した気孔が全体にわたって形成された焼結体を得ることができる。
【００２４】
ハイドロキシアパタイト粉体は、粉体強度又はハンドリング性を高めるために仮焼処理を施してもよい。仮焼処理は、粉体を700〜850℃の温度で４〜10時間熱処理することからなる。仮焼温度が700℃未満であるとハイドロキシアパタイト粉体の強度又はハンドリング性の十分な向上は達成できず、また850℃超であると焼結が始まるので、後の焼結工程における焼結性が低下する。
【００２５】
(b) 水溶性高分子化合物
上記のスラリーに水溶性高分子化合物を添加してもよい。使用し得る水溶性高分子化合物は、その水溶性又は水分散液に対して加熱等の手段を施すことによりゲル化するようなものである。ここで、水溶性又は水分散液は、水溶液、コロイド溶液、エマルジョン及び懸濁液のいずれも包括する。このような水溶性高分子化合物として、例えばメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、カードラン等の多糖類、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン等の合成重合体等が挙げられ、中でもメチルセルロースが好ましい。またポリビニルアルコールの場合、硼酸あるいは硼砂を添加することによりゲル化させることができる。
【００２６】
(c) 陰イオン又は非イオン界面活性剤
リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の気孔率を上昇させるため、上記のスラリーに陰イオン又は非イオン界面活性剤を添加してもよい。微細な気泡を多数形成するとともに、ゲル化のための加熱工程で気泡を消失させない性質を有する界面活性剤として、陰イオン又は非イオン界面活性剤を使用する。また多孔質ハイドロキシアパタイトは生体材料として体内で半永久的に使用されるため、添加する陰イオン又は非イオン界面活性剤は焼結により完全に焼失するのみならず、焼結後も残存するナトリウム等の金属イオンや、硫酸基を含有しないものが好ましい。
【００２７】
このような非イオン界面活性剤としては、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボキシレート、ポリオキシエチレンアルキルエーテル（例えばポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル）等が挙げられる。また、陰イオン界面活性剤としては、アルキルスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩等が挙げられる。中でも、ハイドロキシアパタイトの存在下での起泡性の観点から、脂肪酸アルカノールアミド系界面活性剤（例えばN,N-ジメチルドデシルアミンオキサイド）又はアルキルエーテル硫酸エステル塩が好ましい。
【００２８】
(d) 配合比及び濃度
スラリーの質量を100質量％として、ハイドロキシアパタイト粉体を好ましくは５〜50質量％、より好ましくは20〜50質量％となるように配合する。ハイドロキシアパタイト粉体が５質量％未満では、スラリーをシート状、ペレット状等の所望の形状に成形するのが困難であり、50質量％超では分散が困難となり、多孔質ハイドロキシアパタイトが緻密化する。水溶性高分子化合物の添加量は、スラリーの質量を100質量％として１〜５質量％が好ましい。水溶性高分子化合物の添加量が１質量％未満であると、ゲル化が遅くなるだけでなく、多孔質ハイドロキシアパタイトの強度が弱くなる。水溶性高分子化合物の添加量が５質量％超であると、スラリーの粘度が高すぎ、起泡が困難となり多孔質ハイドロキシアパタイトが緻密化する。陰イオン又は非イオン系界面活性剤の添加量は、スラリーの質量を100質量％として0.08〜６質量％が好ましい。0.08質量％未満であると起泡が困難であり、６質量％超であると泡立ちすぎて多孔質ハイドロキシアパタイトの強度が低下する。陰イオン又は非イオン系界面活性剤のより好ましい添加量は0.1〜５質量％である。
【００２９】
(2) 起泡・ゲル化
(a) 起泡
上記組成のスラリーを強く攪拌すると、スラリーは空気を巻き込み発泡する。攪拌力は50Ｗ/Ｌ以上であるのが好ましい。攪拌力が50Ｗ/Ｌ未満であると、起泡が不十分であり、所望の気孔率を有する多孔質ハイドロキシアパタイトが得られない。なお攪拌力は、［攪拌機の最大出力（Ｗ）／水溶液の量（Ｌ）］×（実際の回転数／最大回転数）により求まる。攪拌機の出力はスラリーの粘度が高くなると回転数を保つために増大するが、高気孔率に起泡させる本発明の場合、スラリー粘度は仕込み時の粘度から実質的に変化しない。従って、粘度の影響は実質的に無視できる。
【００３０】
起泡時のスラリーの温度を５〜25℃とするのが好ましい。５℃未満では発泡性が悪く、25℃超では細かい気泡を発生させるのが難しい。
【００３１】
起泡させる際にスラリー中に空気を注入し、スラリーの起泡を促進してもよい。空気の注入量は１〜100 ml/分が好ましく、10〜100 ml/分がより好ましい。空気の注入時間は10〜120分程度が好ましい。
【００３２】
また、界面活性剤を予めスラリーに処方せず、界面活性剤の水溶液を空気とともにスラリー中に注入して起泡を促進してもよい。その場合、細かい気泡を発生させるために注入管を二重管構造とし、内管に界面活性剤水溶液を流し、外管に空気を流してもよい。空気の注入量及び注入時間は上記の範囲が好ましく、界面活性剤水溶液の界面活性剤濃度は0.1〜35質量％程度でよい。
【００３３】
(b) 成形型
起泡させたスラリーを図１に示す成形型に注入してゲル化を行う。成形型１は、一対の微多孔質樹脂シート２と、型枠３を有し、一対の微多孔質樹脂シート２を型枠３を介して対向させることにより形成される。微多孔質樹脂シート２は、空気及び水蒸気を通し、かつ液体としての水を通さないものが好ましい。具体的には微多孔質樹脂シート２の気孔径は0.4 nm〜100μmであるのが好ましく、0.1〜100μmであるのがより好ましい。微多孔質樹脂シート２の厚さは50〜1000μmが好ましい。微多孔質樹脂シートの厚さが50μm未満であると形状を維持できず、1000μm超であると乾燥時間が長くなる。このような微多孔質樹脂シート２は通気性がよく、微多孔質樹脂シート２と接する部分に緻密な膜が形成されないため、均一な気孔径を有する多孔質ハイドロキシアパタイトを得ることができる。
【００３４】
微多孔質樹脂シート２は、80〜100℃において安定で柔軟性を有するのが好ましい。微多孔質樹脂シート２を構成する材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）等のフッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等が好ましい。本発明で用いる微多孔質樹脂シート２に適用可能な市販品としては、ゴアテックス（ポリテトラフルオロエチレン、ジャパンゴアテックス（株）製）、エクセポール（ポリオレフィン系樹脂、三菱樹脂（株））等が挙げられる。
【００３５】
成形型１は、図１に示すように微多孔質樹脂シート２の背面（スラリーと対向しない面）に網目状構造体４が設けられているのが好ましい。網目状構造体４は熱を放出しやすくするため、熱伝導性のよいものが好ましい。網目状構造体４の好ましい例としては、アルミニウム、銅、ステンレス鋼等からなる網目状のシート、プレート等が挙げられる。網目状構造体４は100〜1000μｍ程度の厚さを有し、上面だけでなく側面からも通気できるものが好ましい。
【００３６】
型枠３にはスラリーを注入するための貫通孔が形成されている。貫通孔の開口部は微多孔質樹脂シート２と接しており、微多孔質樹脂シート２を介して通気するようになっている。型枠３の種類は所望する成形体の形状に応じて適宜選択することができる。例えば、シート状の多孔質ハイドロキシアパタイトを作製する場合は、図３(a)に示すようにシート状の貫通孔が形成された型枠を用いればよく、ペレット状の多孔質ハイドロキシアパタイトを作製する場合は、図３(b)に示すようにペレット状の貫通孔が形成された型枠を用いればよい。多孔質ハイドロキシアパタイトをシート又はペレットとする場合、型枠３の厚さは0.1〜10 mmが好ましく、３〜５mmがより好ましい。型枠３は成形時の熱で厚さが変化しないものが好ましい。型枠３を構成する好ましい材料としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。これらの材料からなる型枠３は、加熱による厚さ方向の変化が小さいため、シート、ペレット等の成形体の厚さを正確に制御することができる。
【００３７】
(c) ゲル化
図１に示す成形型１を用いてスラリーをゲル化させるには、背面に網目状構造体４が設けられた微多孔質樹脂シート２を微多孔質樹脂シート２を上にして平板（通気可能なスリット等を有するもの）等の上に載置し、その上に型枠３を設置する。型枠３内にスラリーを流し込み、その上に背面に網目状構造体４が設けられた微多孔質樹脂シート２を微多孔質樹脂シート２をスラリー側にして設置し、さらに重し（ガラス板等）を載置する。
【００３８】
十分に起泡したスラリーを80℃以上、100℃未満に加熱すると、スラリーはゲル化する。加熱温度が80℃未満であるとゲル化が不十分であり、また100℃以上であると水分が沸騰し、ゲル構造が破壊される。本発明では成形型内でゲル化及び乾燥を連続して行うことができる。乾燥体を得るまでの加熱時間は成形体のサイズによって異なるが、ブロックで20〜40時間、シート及びペレットで10〜20時間程度である。ゲルは乾燥によりほぼ等方的に収縮するとともに、気泡の変化がないため、割れ等を生ずることなく、微細かつ均一な球形のマクロポアを有する強度の高い乾燥体となる。
【００３９】
本発明ではスラリーを対向する一対の微多孔質樹脂シート２の間に挟んでゲル化させるため、スラリー中に含まれる空気は微多孔質樹脂シート２を通して成形型の外に抜けるが、スラリー中の水分は微多孔質樹脂シート２を通過せず、スラリー中の水分を保持したままゲル化させることができる。これにより、水分が抜けることによる体積変化でゲル構造が破壊（気孔の潰れ）されるのを防止でき、高気孔率のゲル化体を得ることができる。ゲル化後は、ゲル化体をそのまま加熱し続けることにより乾燥体を得ることができるが、ゲル化体を成形型から取り出して加熱することにより、さらに効率よく乾燥体を得ることができる。
【００４０】
本発明の製造方法は、上記の成形型によりシート状、ペレット状、ビーズ状等の所望の形状の多孔質ハイドロキシアパタイトを直接得ることができるため、切削加工等を必要としない。従って、工程数が少なく、加工によるロスが少ないため歩留まりも高い。また、微多孔質樹脂シート２から多孔質ハイドロキシアパタイトを剥離しやすく、作業効率が高い。
【００４１】
(3) 脱脂
必要に応じて、所定の形状に成形した多孔質ハイドロキシアパタイトから水溶性高分子化合物及び界面活性剤を除去するために、脱脂処理を行う。脱脂処理は300〜900℃に加熱することにより行うことができる。
【００４２】
(4) 焼結
乾燥体を1000〜1250℃で２〜10時間焼結する。焼結温度が1000℃未満であると、十分な強度を有する多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体が得られず、また1250℃超であるとハイドロキシアパタイトは燐酸三カルシウムと酸化カルシウムに分解してしまう。焼結時間は焼結温度に応じて適宜設定すれば良い。なお脱脂工程を省略する場合には、焼結温度に達するまで徐々に昇温することにより脱脂を兼ねることができる。例えば、室温から約10〜100℃／時の昇温速度で約600℃まで昇温し、次に約50〜200℃／時の昇温速度で焼結温度まで昇温し、この温度で保持するのが好ましい。焼結完了後は徐冷する。
【実施例】
【００４３】
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。
【００４４】
実施例１
細長い形状の一次粒子（平均径：長径80 nm、短径15 nm）からなるハイドロキシアパタイトの球形粉体（平均粒径：15μｍ）を含むスラリー367質量部（固形分100質量部）と、メチルセルロース（和光純薬工業（株）製、２質量％水溶液として20℃で測定した粘度：4000 cps）の10質量％水溶液67質量部と、脂肪酸アルカノールアミド系界面活性剤（N,N-ジメチルドデシルアミンオキサイド，「AROMOX」，ライオン（株）製）を３質量部（固形分１質量部）となるように配合した。得られたスラリーをホモジナイザー（エスエムテー（株）製，PA92）に投入した。スラリー温度を15℃に保ち、注入管から空気を30 ml/分で注入しながら、スラリーを10〜20Ｗ/Ｌの攪拌力（攪拌時の実際の出力）で20分間強く攪拌し、起泡させた。
【００４５】
気泡含有スラリーを図１に示す成形型に注入した。まず、格子状のスリットを有する平板上に背面に網目状構造体４（厚さ250μm、目の寸法が200μｍのステンレス製の網）が設けられた厚さ100μmの微多孔質樹脂シート２（連続多孔質ポリテトラフルオロエチレン、気孔径0.1〜100μm、商品名：ゴアテックス、ジャパンゴアテックス（株）製）を微多孔質樹脂シート２を上にして載置し、その上に縦115 mm×横112.5 mm×深さ５mmの貫通孔が形成されたシリコーンゴム製の型枠３を設置した。型枠３の貫通孔内に上記のスラリーを流し込み、背面に網目状構造体４が設けられた微多孔質樹脂シート２を微多孔質樹脂シート２をスラリー側にして設置した。さらに網目状構造体４の上に重しとして厚さ2.5 mmのガラス板を載置した。成形型を載せた平板を熱風乾燥機内に移し、熱風乾燥機によりスラリーを83℃で0.5時間加熱してゲル化させた。さらに得られたゲルを83℃で12時間保持することにより完全に乾燥し、多孔質ハイドロキシアパタイトシートを得た。多孔質ハイドロキシアパタイトシートは、微多孔質樹脂シート２から容易に剥がすことができ、表面も内部と同様の多孔質であった。
【００４６】
多孔質ハイドロキシアパタイトシートを大気中で室温から50℃／時の昇温速度で600℃まで昇温し、次に100℃／時の昇温速度で1200℃まで昇温し、この温度で４時間焼成した後、50℃／時の降温速度で600℃まで冷まし、この温度に４時間保持した後、100℃／時の降温速度で室温まで冷却した。この焼結工程により多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体を得た。得られた焼結体の気孔率を測定した。多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体の気孔率は約90％であり、大部分の気孔が気孔径50〜500μｍの範囲内にあった。
【００４７】
実施例２
脂肪酸アルカノールアミド系界面活性剤（N,N-ジメチルドデシルアミンオキサイド，「AROMOX」，ライオン（株）製）を除いた実施例１のスラリー中に、二重管構造の注入管により、内管から30質量％のAROMOX水溶液を10 ml（固形分１質量部）注入し、外管から空気を30 ml/分で注入した以外、実施例１と同様にしてスラリーを起泡させ、多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体を作製した。
【００４８】
得られた多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体の走査顕微鏡写真（50倍）を図２に示す。図２から明らかなように、多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体中の気孔はサイズが揃っており、大部分が気孔径50〜500μｍの範囲内にあることが分かる。多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体の気孔率は約90％であった。
【００４９】
実施例３
実施例２と同様にして多孔質ハイドロキシアパタイトシートを作製した。内径７mmのパンチャーを用い、得られた多孔質ハイドロキシアパタイトシートからペレットを打ち抜いた以外、実施例２と同様にして直径５mm、厚さ３mmのペレットの焼結体を作製した。得られた多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体は、気孔率が約90％であり、実施例２と同様に気孔サイズが揃っていた。ハイドロキシアパタイト100 gから得られたペレットの数及び収率を表１に示す。
【００５０】
【表１】
2005170767.tif 000003
(1)収率は、ハイドロキシアパタイト100 gから理論的に得られるペレット数（理論値）  に対する実際に得られたペレット数の割合（％）により求めた。
【００５１】
実施例４
図３(b)に示す、縦115 mm×横112.5 mm×厚さ５mmのシリコーンゴムシートに直径７mmの貫通孔が100個形成された型枠３を用いた以外、実施例２と同様にしてペレット状の多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体を作製した。得られた多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体は、気孔率が約90％であり、実施例２と同様に気孔サイズが揃っていた。
【００５２】
比較例１
実施例１と同様にしてスラリーを調製した。得られたスラリーをホモジナイザー（エスエムテー（株）製，PA92）に投入した。スラリー温度を８℃に保ちながら、スラリーを60Ｗ／Ｌの攪拌力（攪拌時の実際の出力）で５分間強く攪拌し、起泡させた。
【００５３】
得られた気泡含有スラリーを成形型（縦115 mm×横112.5 mm×深さ50 mm）に注入し、83℃に２時間加熱して、ゲル化させた。得られたゲルを83℃で24時間保持することにより完全に乾燥し、グリーンブロックを得た。グリーンブロックから厚さ５mmのシートを切り出し、内径７mmのパンチャーを用いてペレットを打ち抜いた。ペレットを実施例１と同様にして焼結し、直径５mm、厚さ３mmの多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体の焼結体を作製した。得られた多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体の走査顕微鏡写真（60倍）を図４に示す。多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体中の気孔はサイズが揃っており、大部分が気孔径50〜500μｍの範囲内にあることが分かる。多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体の気孔率は約80％であった。ハイドロキシアパタイト100 gから得られたペレットの数及び収率を表１に示す。収率は48％であり、実施例３の場合（収率99％）に比べ生産性が劣っていることが分かる。
【００５４】
比較例２
微多孔質樹脂シート２の代わりにガラス板を用いた以外、実施例１と同様にして多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体を作製した。成形型で起泡、ゲル化、乾燥して得られた多孔質ハイドロキシアパタイトシートはガラス板に貼り付き、ガラス板から剥がすのが困難であった。また、多孔質ハイドロキシアパタイトシートの表面は緻密な膜で覆われ、気孔径が不均一であった。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の成形型を示す概略断面図である。
【図２】実施例２で得られた多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体の走査顕微鏡写真（50倍）である。
【図３】本発明の製造方法において使用する型枠を示す平面図であり、(a)はシート状の貫通孔が形成された型枠であり、(b)はペレット状の貫通孔が形成された型枠である。
【図４】比較例１で得られた多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体の走査顕微鏡写真（60倍）である。
【符号の説明】
【００５６】
１・・・成形型
２・・・微多孔質樹脂シート
３・・・型枠
４・・・網目状構造体
５・・・重し（ガラス板）
【図１】
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【図３】
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【図２】
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【図４】
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