(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異方性を有する孔構造を有し、前記孔構造に対して、磁場を供給することによって新生骨を形成させるための骨インプラント材料であって、前記孔構造は、正常な硬組織の配向方位に略等しく作られており、前記配向方位は、コラーゲン線維の走行方向及び／又は生体アパタイトのｃ軸方向であり、前記孔構造は、前記走行方向及び／又はc軸方向へ開けられているものであり、前記磁場は、前記走行方向及び／又はｃ軸方向に対して９０度±４５度の方向へ供給されるものであり、前記孔のサイズは５０〜１０００μｍであることを特徴とする骨インプラント材料。
【請求項２】
前記孔構造が、インプラント材料の表面に存在する請求項１記載のインプラント材料。
【請求項３】
前記孔構造が、インプラント材料を貫通していない請求項１又は２項に記載のインプラント材料。
【請求項４】
前記孔構造が、インプラント材料を貫通している請求項１又は２項に記載のインプラント材料。
【請求項５】
前記孔構造が、複数存在する請求項１〜４項のいずれか1項に記載のインプラント材料。
【請求項６】
前記インプラント材料が、ポリテトラフルオロエチレン、高分子材料、セラミックス材料、金属材料、非晶質材料、又はそれらの混合材料から選択される少なくとも１種である請求項１〜５項のいずれか1項に記載のインプラント材料。
【請求項７】
前記非晶質材料には、結晶化した部分を含む請求項６記載のインプラント材料。
【請求項８】
請求項１〜７項のいずれか1項に記載の骨インプラント材料を製造する方法であって、正常な硬組織の結晶の配向性を分析し、前記配向性の配向方位に孔を開ける方法であり、前記配向方位は、コラーゲン線維の走行方向及び／又は生体アパタイトのｃ軸方向であることを特徴とする骨インプラント材料の製造方法。
【請求項９】
前記結晶の配向性を、Ｘ線回折法、SEM-EBSP（Scanning Electron Microscope-Electron Backscattering Pattern）法による各結晶粒の電子後方散乱像の解析によるもの、TEM-DP（Transmission Electron
Microscope-Diffraction Pattern）法による電子線回折図形の解析によるものからなる群から選択される少なくとも1種により分析する請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記Ｘ線回折法による分析が、微小領域において行なわれる請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記Ｘ線回折法による分析が、結晶の回折強度又は回折積分強度を求めることによるものである請求項９又は１０記載の方法。
【請求項１２】
前記回折強度又は回折積分強度を、a軸、ｃ軸及び／又はそれら以外の方位に対する配向性に基づき求める請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記分析を、c軸方向の回折強度又は回折積分強度／a軸方向の回折強度又は回折積分強度、ｃ軸方向の回折強度又は回折積分強度／（a軸及び／又はｃ軸以外の方向の回折強度又は回折積分強度）、ｃ軸方向の回折強度又は回折積分強度／（a軸及び／又はｃ軸を含む様々な方向の回折強度又は回折積分強度）からなる群から選択される少なくとも1種の回折強度比又は回折積分強度比を求めることにより行う請求項８〜１２項のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１４】
前記配向性は、ヒドロキシアパタイト、又は生体アパタイトの配向性である請求項８〜１３項のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１〜７項のいずれか1項に記載の骨インプラント材料を用いる硬組織（人の硬組織を除く。）の再生方法であって、前記インプラント材料を硬組織欠損部位へ挿入し、前記インプラント材料が有する孔構造に対して、磁場を９０度±４５度の方向へ供給することを特徴とする硬組織の再生方法。
【請求項１６】
前記磁場を、結晶の配向方位に対して、結晶磁気異方性エネルギーを最小にするような方向へ与える請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
患部への磁場の強度は、１〜２０（Ｔ）の範囲である請求項１５又は１６項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプラント材料及び当該インプラント材料の製造方法に関し、特に、異方性を有する孔構造からなるインプラント材料及び当該インプラント材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、骨の代替材料として種々の生体インプラント材料が提案されている。例えば、ステンレス合金、チタンやチタン合金等のチタン系金属等の高強度材料や、アパタイト焼結体、生体活性ガラス、生体活性結晶化ガラス等の生体活性材料が知られている。【０００３】
ステンレス合金やチタン系金属等の高強度材料は、高い機械的強度を有するという特徴があるものの、骨と結合するのに長期間を要する。またアパタイト焼結体、生体活性ガラス、生体活性結晶化ガラス等の生体活性材料は骨と短期間で結合するが、強度的に不十分であり、適用箇所が制限されるという問題点を有する。これらを解決するために、高強度材料の表面に、プラズマ溶射や焼き付けによって生体活性材料からなる被膜を形成したインプラント材料が提案されている（特願平８−３５７０４０）。このように骨疾患、骨欠損等に起因した骨インプラントが多用されており、高齢化社会の進展とともに需要が増していくことが予想される。
【特許文献１】特開平８−３５７０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来のインプラント材料においては、材質そのものの力学的特性に注目されたものが多く、骨そのものの微細構造を意識したものはほとんど存在しない。骨との接触面では、物理的結合を高めるために、多孔体化する場合や、スクラッチを導入する方法が提案されているが、あくまで凹部への骨進入を期待したものであり、骨量や骨質(配向性)の劣化を防止した優れた組織を形成するためのものではない。近年では、多孔体を用いたインプラントが提案されているが、あくまでも軽量化と漠然と孔への骨進入を期待したものであり、骨量や骨質の劣化を防止するためのものではない。したがって、骨量や骨質の劣化を十分に防止可能なインプラント材料が望まれていた。【０００５】
そこで、本発明の目的は、量や骨質の劣化を十分に防止可能なインプラント材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、発明者らは、生体内に存在する本来の硬組織の構造に着目し、インプラント材料への適用について鋭意研究した結果、本発明のインプラント材料を見出すに至った。【０００７】
本発明の骨インプラント材料は、異方性を有する孔構造を有し、前記孔構造に対して、磁場を供給することによって新生骨を形成させるための骨インプラント材料であって、前記孔構造は、正常な硬組織の配向方位に略等しく作られており、前記配向方位は、コラーゲン線維の走行方向及び／又は生体アパタイトのｃ軸方向であり、前記孔構造は、前記走行方向及び／又はc軸方向へ開けられているものであり、前記磁場は、前記走行方向及び／又はｃ軸方向に対して９０度±４５度の方向へ供給されるものであり、前記孔のサイズは５０〜１０００μｍであることを特徴とする。
【００１３】
本発明の骨インプラント材料の好ましい実施態様において、前記孔構造が、インプラント材料の表面に存在することを特徴とする。
【００１４】
本発明の骨インプラント材料の好ましい実施態様において、前記孔構造が、インプラント材料を貫通していないことを特徴とする。
【００１５】
本発明の骨インプラント材料の好ましい実施態様において、前記孔構造が、インプラント材料を貫通していることを特徴とする。
【００１６】
本発明の骨インプラント材料の好ましい実施態様において、前記孔構造が、複数存在することを特徴とする。
【００１７】
本発明の骨インプラント材料の好ましい実施態様において、前記インプラント材料が、ポリテトラフルオロエチレン、高分子材料、セラミックス材料、金属材料、非晶質材料、又はそれらの混合材料から選択される少なくとも１種であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の骨インプラント材料の好ましい実施態様において、前記非晶質材料には、結晶化した部分を含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明の骨インプラント材料の製造方法は、本発明の骨インプラント材料を製造する方法であって、正常な硬組織の結晶の配向性を分析し、前記配向性の配向方位に孔を開ける方法であり、前記配向方位は、コラーゲン線維の走行方向及び／又は生体アパタイトのｃ軸方向であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の骨インプラント材料の製造方法の好ましい実施態様において、前記結晶の配向性を、Ｘ線回折法、SEM-EBSP（Scanning  Electron  Microscope-Electron  Backscattering Pattern）法による各結晶粒の電子後方散乱像の解析によるもの、TEM-DP（Transmission  Electron  Microscope-Diffraction  Pattern）法による電子線回折図形の解析によるものからなる群から選択される少なくとも1種により分析することを特徴とする。
【００２１】
本発明の骨インプラント材料の製造方法の好ましい実施態様において、前記Ｘ線回折法による分析が、微小領域において行なわれることを特徴とする。
【００２２】
本発明の骨インプラント材料の製造方法の好ましい実施態様において、前記Ｘ線回折法による分析が、結晶の回折強度又は回折積分強度を求めることによるものであることを特徴とする。
【００２４】
本発明の骨インプラント材料の製造方法の好ましい実施態様において、前記分析を、c軸方向の回折強度又は回折積分強度／a軸方向の回折強度又は回折積分強度、ｃ軸方向の回折強度又は回折積分強度／（a軸及び／又はｃ軸以外の方向の回折強度又は回折積分強度）、ｃ軸方向の回折強度又は回折積分強度／（a軸及び／又はｃ軸を含む様々な方向の回折強度又は回折積分強度）からなる群から選択される少なくとも1種の回折強度比又は回折積分強度比を求めることにより行うことを特徴とする。
【００２５】
本発明の骨インプラント材料の製造方法の好ましい実施態様において、前記配向性が、ヒドロキシアパタイト、又は生体アパタイトの配向性であることを特徴とする。
【００２６】
本発明の硬組織の再生方法は、上記本発明の骨インプラント材料を用いる硬組織（人の硬組織を除く。）の再生方法であって、前記インプラント材料を硬組織欠損部位へ挿入し、前記インプラント材料が有する孔構造に対して、磁場を９０度±４５度の方向へ供給することを特徴とする。
【００２９】
本発明の硬組織の再生方法の好ましい実施態様において、患部への磁場を、結晶の配向方位に対して、結晶磁気異方性エネルギーを最小にするような方向へ与えることを特徴とする。【００３５】
本発明の硬組織の再生方法の好ましい実施態様において、患部への磁場の強度は、１〜２０（Ｔ）の範囲であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明のインプラント材料によれば、早期骨進入、早期固定が可能となり、周囲骨への悪影響が低減されるという有利な効果を奏する。【００３７】
また、本発明のインプラント材料の製造方法によれば、早期骨進入、早期固定が可能となり、周囲骨への悪影響が低減され得るインプラント材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、最大配向方位の解析法の一例を示す図である。
【図２】図２は、回折の様子を示す図である。具体的には、光学系を００２回折のBragg条件に合わせた場合の回折の様子を示す図である。
【図３】図３は、最大配向方位の精密解析の一例を示す図である。
【図４】図４は、新生骨誘導のポア伸展方向依存性を解明するための単孔インプラントモデルを示す。
【図５】図５は、再生させた骨の新生骨密度を示す。具体的には、ポア中心部での新生骨密度（ｐＱＣＴ）回復過程を示す。
【図６】図６は、ポア中心部での新生骨BAｐ配向性回復過程の様子を示す。具体的には、ポア中心部での新生骨ＢＡｐ配向性回復過程を示す。
【図７】図７は、ポア中心部における骨密度−BAｐ配向性の関係を示す。具体的には、ポア中心部における骨密度-ＢＡｐ配向性の関係を示す。
【図８】図８は、配向性を与えるための磁場印加装置の一例を示す。超伝導マグネットを利用して、一方向に磁場を印加可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明のインプラント材料は、異方性を有する孔構造からなる。このように異方性を有する孔構造からなることとしたのは、以下の通りである。すなわち、従来においては、インプラント材料は、硬組織へ影響を及ぼす主要な要因である骨質についての検討が全くされておらず、インプラント材料を使用した場合に、骨折などの問題が生じ、これらを十分に完結することができなかった。しかしながら、本発明者らの知見により、硬組織の評価を検討した結果、硬組織は、配向性を中心とした異方性を有する構造を採用しており、当該配向性に合致した、又は同様の異方性を有する、言い換えれば略等しい配向性を有する孔構造を有するインプラント材料を作製することによりその後の硬組織の再生において、十分良好なものとすることが可能であることが明らかとされたからである。【００４０】
本発明の好ましい実施態様において、前記異方性が、硬組織における結晶の配向方位を考慮したものである。すなわち、硬組織、例えば、骨などの構造が、ナノレベルではきわめて異方性が強い構造を持つことに着目した本発明者らは、当該結晶の配向方位を考慮して、異方性ポーラス孔を有するインプラントを設計すれば、良好なインプラント材料を提供しえることを見出したものである。【００４１】
結晶の配向方位としては、コラーゲン線維の走行方向及び／又は生体アパタイト（以下では、BApとも称する。）のｃ軸方向を目安とすることが可能である。コラーゲン線維の走行方向及び／又は生体アパタイトのｃ軸方向は、原則として、骨への主応力方向とほぼ一致し、血管の優先走行方位ともほぼ一致する。当該方位に沿った伸展孔をインプラント材料へ導入すると、再生骨は骨量、骨質ともに優れた組織を形成させることができる。なぜなら、当該形成された伸展孔は、生体内組織の硬組織の配向性の方向と略等しく形成される結果、再生硬組織は、元の生体硬組織と同様の内部構造を配向性に関して達成することができ、ひいては、本来の強度等を備えた生体硬組織の再生を達成することができるからである。以上のことから、前記異方性が血管走行方向を考慮したものであってもよい。また、硬組織の応力負荷方向が判明していれば、前記異方性が、硬組織の応力負荷方向を考慮したものであってもよい。応力負荷方向は、インプラント挿入後変化する場合には、計算機シミュレーションによって解析し、その結果を考慮しても良い。すなわち、インプラント材料を挿入後に、応力負荷方向が変化する場合もあり、そのような場合には、挿入後の応力負荷方向の方が実状に即している場合ものあるので、インプラント材料挿入後の結果を考慮する場合でもよい。また、一度モデルマウスなどの小動物を用いてインプラント挿入後の応力負荷方向を測定することもできる。【００４２】
なお、硬組織の配向方位が判明していない場合には、後述する硬組織の評価方法を用いて配向性を評価することにより、当該結果をインプラント材料に反映させてもよい。【００４３】
ここで、本発明にいう「考慮して」とは、正常な硬組織の配向方位等をそのまま変形することなく孔構造に反映させることを意味するものではなく、多少を問わず、変形や変更可能である。「考慮して」とは、略等しく設計すると考えてもよい。これは、正常硬組織とまったく同様の複製をインプラント材料に反映させることは事実上不可能であり、個体間、年齢、性別等によっても異なる性質を有するからである。また、場所によっては、硬組織と同様の配向方位を有する構造を採用することが困難あるいは不可能である場合も少なくない。このようなことから、「考慮して」とは、正常な硬組織の配向方位に近づけて、孔を設計するということである。したがって、例えば、硬組織の配向方位と垂直方向に細孔をわざわざ設計するような場合は、「考慮して」とは言いがたいであろう。【００４４】
本発明のインプラント材料の別の態様において、前記異方性が、骨近遠心方向を考慮したものであることが好ましい。骨近遠心方向とは、長管骨では、骨長手方向に沿った方向をいう。体に対して、近い方向から遠い方向への意味である。骨の長手方向は、硬組織の精密な評価を行うことなしに、比較的容易に把握することが可能であり、例えば緊急に判断しなければならない場合等に、当該骨近遠心方向による指標は有効である。【００４５】
孔構造としては、インプラント材料の表面に存在してもよく(貫通していないもの)、インプラント材料を貫通するもの、また、貫通させるつもりでも途中で止まっているものなど、いずれの態様も可能である。要するに、上述の正常な硬組織の異方性を考慮したものであれば、孔構造としてはいずれの構造であってもよい。なお、孔の方向としては、ある特定方向に揃ったものから、2次元的に優先的に配置したもの、それ以外の、ランダム以外の配列を持ったものなど様々挙げることができる。【００４６】
また、孔構造としては、単数、複数いずれでもよく、要するに、正常の硬組織の異方性を考慮したものであれば、特に限定されるものではない。また、孔のサイズについても特に限定されない。例えば、骨系細胞の侵入（骨芽細胞、破骨細胞、骨細胞）が可能であるという観点から、孔のサイズとしては、５０〜１０００μｍであることが好ましい。好ましくは、１００〜７００μｍである。【００４７】
インプラント材料の材質としても、上述の硬組織の異方性を考慮しさえすれば、特に限定されるものではない。インプラント材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（（テフロン(登録商標)）、高分子材料、セラミックス材料、金属材料、非晶質材料、又はそれらの混合材料から選択される少なくとも１種を挙げることができる。金属材料としては、純金属、合金、金属間化合物などを挙げることができる。また、非晶質材料には、一部結晶化した部分を含んでいてもよい。結晶化した部分を含んでいても非晶質材料と呼ばれるものも存在するからである。非晶質材料としては、例えば、バイオガラスなどを挙げることができる。【００４８】
例えば、インプラント材料の材質として、硬組織代替材料なども挙げることができる。硬組織代替材料としては、アパタイトを代表とするセラミックス、アルミナ、ジルコニア等の無機材料、ステンレス鋼、Co-Cr合金、チタン、合金、タンタル等の金属材料を挙げることができる。セラミックスは、さらに、生体活性セラミックス、生体不活性セラミックス等に分けることができる。生体セラミックスとしては、リン酸カルシウム系セラミックス、シリカ系ガラス及び結晶化ガラスなどが挙げられる。リン酸カルシウム系セラミックスとしては、ヒドロキシアパタイト、リン酸三カルシウムが良く知られており、これらは、人工歯根、皮膚端子、金属コーティング材などに使われている。これら種々の材質のものをインプラント材料に用いることができる。【００４９】
インプラント材料の加工方法等に関しては、当該技術分野において広く知られており、常法によって本発明のインプラント材料に適用して製造することができる。【００５０】
次に、本発明のインプラント材料の製造方法は、上述したインプラント材料を製造するための方法であって、結晶の配向性を利用して正常な硬組織の評価を行い、当該配向性を考慮した異方性を有する孔構造をインプラント材料へ与えることを特徴とする。すなわち、インプラント材料に硬組織の異方性を付与するためには、まず、正常な硬組織の評価を必要とする場合があり、このような場合において、本発明の方法は、有効である。【００５１】
本発明のインプラント材料の製造方法の好ましい実施態様において、前記結晶の配向性を、Ｘ線回折法、SEM-EBSP（Scanning Electron
Microscope-Electron Backscattering Pattern）法による各結晶粒の電子後方散乱像の解析によるもの、TEM-DP（Transmission Electron
Microscope-Diffraction Pattern）法による電子線回折図形の解析によるものからなる群から選択される少なくとも1種により分析することができる。硬組織を非破壊的に測定可能であり、試料の作製、準備が容易であり、定量的に配向性を判断できるという観点から、好ましくは、X線回折法を挙げることができる。配向性を小さな部位からより確実に把握するという観点から、Ｘ線回折法による分析が、微小領域において行なわれることが好ましい。一般に、微小領域の範囲を特定するよりは、入射X線の径を定義した方が正確である。すなわち、X線と試料表面との角度はある程度変化するので、測定領域を厳密に艇具する事は難しい。一方、測定範囲(微小領域の範囲)は、入射X線径の約３〜５倍といわれている。そこで、入射X線径を用いて好ましい範囲を定めることができる。精度よく小さい部位の配向性を評価するという観点から、入射Ｘ線径は10μm〜1mmであり、好ましくは10μm〜100μmである。【００５２】
配向性を調べる際に、まず、結晶の配向方位を観察してもよく、この場合、結晶の配向方位としては、正常な硬組織と比較することができる程度に特定できれば、特に限定されるものではない。したがって、たとえば、X線回折法、SEM-EBSP法、TEM-DP法などにより配向性を調べた場合に、最大のピークのものを用いてもよく、２番目、３番目にピークのもの又はそれら以外のものを用いてもよい。これらは、硬組織の性状、骨量、病気の重篤度、長骨、短骨、扁平骨等の硬組織の種類、種々の部位などにより適宜変更修正を加えて、配向方位を特定して比較分析することができる。【００５３】
したがって、配向方位について特に限定されるものではないが、正常な硬組織と比較して機能を発揮していることを判定するという観点から、配向方位としては、前記硬組織における結晶の配向度のうち最大値もしくは極大値の配向方位であることが好ましい。【００５４】
また、好ましい実施態様において、前記硬組織が、骨切片である。骨切片としては、特に限定されるものではないが、骨生検針、ボーンソー、骨のみ、デューエル、鋭匙、切断機等の骨片採取可能な道具からなる群から選択される1種により得ることができる。骨生検針は、従来から広く硬組織の分析に用いられており、当該骨生検針を用いて採取された骨切片を使用することは、迅速かつ精密な評価を行う上で好ましい態様である。【００５５】
なお、本方法は、特に、測定する軸方向がはっきりしない場合に威力を発揮することができる。したがって、骨生検の場合のほか、測定する軸方向が不明確な骨切片であっても、本方法を使用することにより、迅速かつ精密に硬組織の評価を実施し、当該評価をもとにインプラント材料の設計を行うことが可能である。【００５６】
もっとも、より精密に解析を行うことが目的であれば、複数の上記配向方位を決定しそれぞれ比較分析することが望ましいが、手術など迅速性を求められる場合には、いずれか少なくとも１つの配向方位が特定できれば、当該配向方位を分析するのみで、硬組織の迅速な評価を行うことができるので、この点有利である。【００５７】
また、好ましい実施態様において、前記配向方位の決定を、前記硬組織の面内異方性を分析することにより行うことが可能である。これは、試料を回転等させて面内での配向性を連続的に計測することにより、迅速に配向方位を特定しようとするものである。【００５８】
通常、特定軸、例えば、骨軸方向に平行に配向する度合いが高い。そこで、例えば、上記のように骨生検針を用いて骨切片を採取した場合には、骨軸が骨生検方向と垂直であることから、採取試料の取り出し軸方向を中心軸とした360度回転可能な冶具の上に設置し、X線回折法などにより、回折情報の連続的なプロファイルを解析することができる。検出器が2次元で、同時検出可能であれば、その解析時間は早まる。ただし、0次元、1次元でも解析時間は必要であるが解析は可能である。また、X線回折法を用いた場合について説明すると、入射X線に対して試料の回転軸を一致させるためには、回転冶具を移動可能なステージ上に固定し、軸合わせを行うことができる。その後180度の回転を行いつつ、最大の配向方位を決定し、その位置での配向度の精密測定を行い、疾患進行度合いを示すデータベース（配向性）と比較することで、疾患程度や、疾患部分を判定することも可能である。2次元PSPC(検出器)を用いると1時間以内での解析も可能となり、手術前の定量的な配向度解析が可能となる。【００５９】
また、好ましい実施態様において、前記面内異方性の分析が、前記硬組織の骨軸方向と平行な面、又は前記骨軸方向±90度の範囲内の面における面内異方性を分析することにより行う。まず面内についての配向性を分析することにより、迅速に配向方位を特定できるので、かかる観点から好ましい。また、骨の形状が不定形な場合（円柱状でない場合）には、軸を決めて、当該軸を回転させて、回転面内に配向性が高い方位を検出することができる。【００６０】
また、好ましい実施態様において、Ｘ線回折法による結晶の回折強度を求めることにより分析することができる。例えば、回折強度を、a軸、ｃ軸及び／又はそれら以外の方位に対する配向性に基づき求めることができる。分析の条件としては、Bragg角度(回折条件を満足するための回折面に対する入射Ｘ線と回折X線とのなす角度をいう。)がａ軸、ｃ軸の配向性を判断できるように、Ｘ線の入射方向と試料表面との角度を設定し、さらに試料揺動を行なう等をあげることができる。【００６１】
すなわち、正常な硬組織の結晶の回折強度と、再生硬組織等の結晶の回折強度とを比較することにより、再生硬組織や疾患硬組織の状態を評価することが可能となる。これは、本評価方法においては、硬組織の結晶の配向性が、長骨、短骨、扁平骨等の骨の種類、種々の部位等により大きく異なることを利用したものである。【００６２】
また、本発明の好ましい実施態様において、前記分析を、c軸／a軸、ｃ軸／（a軸及び／又はｃ軸以外の方位）、ｃ軸／（a軸、及び／又はｃ軸を含む様々な方位）からなる群から選択される少なくとも1種の回折強度又は回折積分強度比を求めることにより行う。すなわち、分子がｃ軸であれば、分母がどのようであってもよい。具体的に列記すれば、ｃ軸／（a軸＋ｃ軸）、ｃ軸／｛a軸+（a軸及びｃ軸以外の他の方位）｝、ｃ軸／{c軸+（a軸及びｃ軸以外の他の方位）}、ｃ軸／（a軸及び／又はｃ軸以外の他の方位）、ｃ軸／（a軸、ｃ軸、及びそれら以外の他の方位）、などを挙げることができる。硬組織の評価をより迅速に行いたい場合には、回折強度比を求めることなく、例えば、a軸、ｃ軸及び／又はそれら以外の方位に対する配向性に基づき回折強度のみをもとめて評価を行ってもよい。X線回折法を用いた場合について、例示すると、(002)/(310)の回折強度比以外に、(002)/{(211)+(112)+(300)}をとる場合、さらに、(002)の回折のみを同じ場所で3次元的に測定し、マッピングする方法（この場合には、3次元全体の回折強度平均を1に規格化し、その最大強度や半値幅をとる）で配向方位を決定してもよい。特に、硬組織の迅速な評価を行う場合には、（002）の回折のみを行ってもよい。この場合には、極めて簡略されているにもかかわらず、概ね良好な評価を得ることができるからである。【００６３】
回折強度と配向性の関係について補足説明すると、例えば、同条件で得られたX線プロファイルのうち、(002)と(310)面からの回折強度又は回折積分強度は、それぞれa軸、c軸の配向の強さを示すため、その比を取ることで、相対的な配向性が解析可能である。また、他の回折線の強度と比較することで、a軸、c軸及び／又はそれら以外の方向に対する配向性の評価も可能となる。これらの回折強度と配向性を利用して、硬組織の評価を行なうことができる。【００６４】
Ｘ線回折法を生体硬組織、再生硬組織、疾患硬組織に適用することで、(1)ヒドロキシアパタイトなどの結晶子の配向性、(2)結晶構造の決定と構成結晶成分の同定、(3)結晶性の評価、(4)結晶子の3 次元的集合組織の評価を併せて行なうことができる。(1)に関しては、 上述のX線プロファイルから、特定の回折面の強度を測定し、その比を取ることで配向性を解析することにより行なう事ができる。(2)に関しては、 回折線の現れる角度（Bragg角）とそれぞれの強度を比較することにより、結晶構造の決定と構成結晶成分の同定を行なう事ができる。(3)に関しては、 各回折線の半価幅を測定することで結晶性の評価が可能である。半価幅は強度が半分となる位置の回折ピークの幅であり、角度の単位である。この幅が大きくなると結晶性が低いことを意味する。なお結晶性は結晶子の大きさと格子歪によって決定され、結晶子が小さく、格子歪が大きい場合に結晶性は低下する（半価幅は大きくなる）。(4)に関しては、 3次元的に評価したい試料方位とX線の入射角度を変化し、多方位から特定回折線の回折強度を測定することによって行うことができる。ｃ軸の配向性を知りたい場合には、Bragg角(2シーター)が、Cu-Kα特性X線を入射X線に用いた場合、26°前後の回折線を用いればよい。【００６５】
結晶の配向とは、通常、高分子固体を構成する単位組織(微結晶)が一定方向に配列することをいう。配向には、ポリエチレンフィルムに見られる面配向(例えば、ｃ軸がフィルム面内にあって、それ以外には配向性がないもの。)、一軸配向(ｃ軸が繊維方向に配向するもの。)、木綿、麻に見られるらせん配向(ｃ軸が繊維配向と一定の傾きを持つもの。)、さらに二重配向(ある結晶面が繊維軸を含む一定の面に平行なもの。)などがある。したがって、正常な硬組織の配向性及び硬組織代替材料の配向性を調べて、両者を比較することにより硬組織の評価を行なうことができる。【００６６】
例えば、硬組織の代表的な成分であるヒドロキシアパタイトの配向性を調べ、正常なものと再生中、疾患のものとを比較することにより、硬組織を評価することができる。【００６７】
また、本評価方法において、さらに、骨量、組織標本の観察、組成分析、赤外線吸光(ＩＲ)分析、硬さ・破壊応力、弾性率等の力学特性測定等の評価を行なうことができる。骨量、組織標本の観察など従来の評価方法と、本評価方法と併用することによって、より高精度で、緻密な硬組織の評価を行なうことが可能となる。【００６８】
このように、評価方法を組み込んで正常硬組織の評価を行い、当該硬組織の異方性について検討を加えたのち、当該異方性を考慮してインプラント材料を設計することによって、再生硬組織において、骨量、骨質ともに優れた組織を形成し得ることが可能となる。【００６９】
次に、本発明の硬組織の再生方法について説明する。本発明の硬組織の再生方法は、上述した本発明のインプラント材料を用いて、硬組織の再生を行う。すなわち、上述の本発明のインプラント材料は、異方性を有する孔構造を有しており、当該孔構造は、生体硬組織の配向性と略等しくなるように設計されているため、当該インプラント材料を用いて硬組織を再生すると、元の生体硬組織に近似した強度等を有する優れた組織を再生することが可能である。すなわち、本発明において、前記本発明のインプラント材料の孔内に形成される硬組織の配向性が、正常な生体硬組織の配向性に略等しくなるように硬組織の再生を行うことが可能である。硬組織の再生方法については、特に限定されるものではない。【００７０】
例えば、皮膚等を傷つけることなく、低侵襲的に再生を行うことが可能であるという観点から、応力付加の代わりに磁場を利用してもよい。すなわち、本発明の硬組織の再生方法の好ましい実施態様において、硬組織の配向性を、患部への磁場を供給することにより前記インプラント材料の孔内に形成することを特徴とする。好ましい態様において、患部への磁場を、結晶の配向方位に対して結晶磁気異方性エネルギーを最小にするような方向へ与える。特に、生体アパタイトの場合、結晶磁気異方性エネルギーを最小にするような方向は、結晶の配向方位に対して、９０度±４５度であることが好ましい。また、結晶の配向方位が、生体アパタイトのｃ軸方向であることが好ましい。これは、骨長手方向と平行方向に、生体アパタイトのｃ軸方向が向いているので、これを基準に元の生体硬組織の配向性と略等しい配向性を付与することが可能だからである。【００７１】
なお、正確に垂直に設定することは事実上不可能であることに加えて、インプラント材料を挿入した場合等には、正常な組織の応力方向、配向方向も異なってくる場合もあるので、上記90度±45度の範囲としたものであるが、欠損の度合い等によって、この範囲に限定されるものではなく、上述した本来の力学機能を発揮し得るように適宜範囲を設定できるものである。したがって、場合によっては、上記90度±45度の範囲外の場合に良好とする場合も有り得る。【００７２】
また、好ましい実施態様において、患部への磁場を、コラーゲン線維の走行方向に対して、90度±45度の方向へ与える。正確に垂直に設定することは事実上不可能であることに加えて、インプラント材料を挿入した場合等には、正常な組織の応力方向、配向方向も異なってくる場合もあるので、上記90度±45度の範囲としたものであるが、欠損の度合い等によって、この範囲に限定されるものではなく、上述した本来の力学機能を発揮し得るように適宜範囲を設定できるものである。したがって、場合によっては、上記90度±45度の範囲外の場合に良好とする場合も有り得る。【００７３】
また、好ましい実施態様において、患部への磁場を、血管走行方向に対して、90度±45度の方向へ与える。正確に垂直に設定することは事実上不可能であることに加えて、インプラント材料を挿入した場合等には、正常な組織の応力方向、配向方向も異なってくる場合もあるので、上記90度±45度の範囲としたものであるが、欠損の度合い等によって、この範囲に限定されるものではなく、上述した本来の力学機能を発揮し得るように適宜範囲を設定できるものである。したがって、場合によっては、上記90度±45度の範囲外の場合に良好とする場合も有り得る。【００７４】
また、本発明の好ましい実施態様において、患部への磁場を、硬組織の応力負荷方向に対して、90度±45度の方向へ与える。正確に垂直に設定することは事実上不可能であることに加えて、インプラント材料を挿入した場合等には、正常な組織の応力方向、配向方向も異なってくる場合もあるので、上記90度±45度の範囲としたものであるが、欠損の度合い等によって、この範囲に限定されるものではなく、上述した本来の力学機能を発揮し得るように適宜範囲を設定できるものである。したがって、場合によっては、上記90度±45度の範囲外の場合に良好とする場合も有り得る。【００７５】
また、好ましい実施態様において、患部への磁場を、硬組織の骨近遠心方向に対して、90度±45度の方向へ与える。上述したものと同様に、正確に垂直に設定することは事実上不可能であることに加えて、インプラント材料を挿入した場合等には、正常な組織の応力方向、配向方向も異なってくることも起こり得るので、上記90度±45度の範囲としたものであるが、欠損の度合い等によって、この範囲に限定されるものではなく、上述した本来の力学機能を発揮し得るように適宜範囲を設定できるものである。したがって、場合によっては、上記90度±45度の範囲外の場合に良好とする場合も有り得る。【００７６】
また、本発明の硬組織の再生方法において、実験室レベルで比較的容易に発生可能であるという観点から、患部への磁場の強度としては、１〜２０（Ｔ）の範囲であることが好ましい。【００７７】
また、好ましい実施態様において、患部への磁場効果を、効率良く、生活に支障を与える時間が少なくなるようにという観点から、１〜12時間の間与える。短時間でも、目的の配向性が得られる場合には、短時間で磁場付与をやめても良い。【００７８】
以下、本発明のインプラント材料を用いて、硬組織の再生を行う場合の磁場を用いた配向性付与の例を、図面を用いて一例を説明する。本発明の一実施形態は、図８に示されるように、磁場供給手段１と、ユニット２とを備える。【００７９】
患部へ磁場を供給する磁場供給手段としては、特に限定されるものではないが、例えば、永久磁石、電磁石、超伝導マグネット、水冷銅マグネット、それらの組み合わせ等を挙げることができる。すなわち、磁場供給手段としては、磁場を供給することができ、その磁場Ｂの方向が特定可能であれば、特に限定されるものではない。なぜなら、コラーゲン走行方向や生体アパタイトのｃ軸方向は、磁場に対してほぼ垂直に配向することが判明しており、そのほか、結晶磁気異方性を有する生体内組織においても同様に磁場に対して特定の配向性を有することを本発明において利用しており、磁場供給手段として磁場Ｂの方向が特定できれば、生体内組織の配向性を制御可能だからである。磁場供給手段として、特定方向へ磁場を発生させることが容易であるという観点から、永久磁石、電磁石、超伝導マグネット、水冷銅マグネット、または両者のハイブリッドが好ましい。【００８０】
説明を簡略化するために、例えば、生体内組織が一方向の異方性(配向性)を有する場合について説明すると、本発明の一実施形態においては、図８に示されるような磁場（B）方向３を付与することができる。図８は、配向性を与えるための磁場印加装置の一例を示す。【００８１】
図８においては、ラットの脛骨長手方向に対して垂直、及び平行な方向へ磁場（B）を付与する場合を示している。すなわち、図８中、４は、ラット脛骨長手方向と磁場とを垂直とした場合、図８中、５は、ラット脛骨長手方向と磁場とを平行とした場合、をそれぞれ示している。【００８２】
ラットの脛骨長手方向と平行方向に、生体アパタイトｃ軸の方向、及びコラーゲン繊維の走行方向が向いている。したがって、当該生体アパタイトｃ軸の方向又はコラーゲン繊維の走行方向を、脛骨長手方向と同様の方向へ配向させるには、本発明の装置を利用して、脛骨長手方向とほぼ垂直な方向へ磁場を与えてやればよい。磁場を脛骨とほぼ垂直な方向とすることにより、生体組織内の生体アパタイトの結晶、コラーゲン繊維等は、正常な組織のものと近い状態で配向し、組織は異方性を有することとなる。【００８３】
なお、図８は、一方向に磁場を与える例であるが、照射部の方向制御（この場合、ラット脛骨）とともに、印加方向（硬組織の特定方向に対する相対的な方位）を３次元的に変化させ、照射時間を変えることで任意の配向性を与える装置とすることができる。
【実施例】
【００８４】
ここで、本発明の一実施例を説明するが、本発明は、下記の実施例に限定して解釈されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であることは言うまでもない。
実施例１
まず、実際のヒト大腿骨（献体）ならびにウシ大腿骨に対して、配向方位を決定し、硬組織の評価を実施した。【００８５】
＜（1）骨生検針による長管骨試料採取＞
中空円筒状の骨生検針を、骨軸に対しほぼ垂直に刺し込み、円柱状の骨試料を採取する。ただし、この時点では、円柱状試料のどの方向（直径方向）が骨軸方向（＝アパタイトc軸優先配向方向）かは判断できないため、以降の手順でまず骨軸方向を決定する。【００８６】
＜（２）円柱状骨試料の特殊冶具への固定＞
試料を試料軸中心で回転（Φ2軸回転）させながらの反射型Ｘ線回折法によってアパタイトc軸優先配向方向を解析することにより、長軸方向を決定するが、そのためには、通常のΦ回転冶具ではなく、それと垂直なΦ2軸回転が可能な特殊冶具を用いる必要がある。そのため、通常冶具上に特殊冶具を設置し、その上に円柱状試料を固定する。【００８７】
＜（３）特殊冶具内での骨試料回転中心の決定＞
この時点では、Φ2軸回転中心に試料中心が一致していないため、特殊冶具上のx2, y2軸にて試料をΦ2軸回転中心まで移動させる。【００８８】
＜（４）Ｘ線回折中心への移動＞
さらに、この時点では、Ｘ線回折中心（ω軸回転中心）に試料中心が一致していないため、通常冶具上のx, z軸にて、（特殊冶具ごと）ω軸回転中心まで移動させる。ただし、回折は試料のごく表面で生じるので、実際には試料表面を回折中心に一致させる。【００８９】
＜（５）Φ2軸回転に対するＸ線回折プロファイルの測定＞
最大配向方向を決定するため、Φ2軸回転を行いながら、（例えば）5度ステップで180度分のＸ線回折測定を（短時間で）行う。この際、c軸配向性を評価する指標として002回折に注目しているため、光学系を(002)面のBragg条件（入射角ω=13°, 2θ=26°、Cu-Kα線の場合）に固定する。得られた生データに対し、χ方向（あおり方向）に積分することで、各Φ2に対する２θプロファイルを得る。【００９０】
＜（６）最大配向方向の解析・決定＞
得られたプロファイルのうち、注目した002回折について、Φ2に対する回折強度分布図（図１）を描き、最大強度点のΦ2座標を読み取り、最大配向方向（骨軸方向）を決定する。【００９１】
例えば、入射特性X線をCu−Kαを用いると、2θ＝26°付近に(002)のc軸からの回折が見られる。これを、Φ２軸を回転しながら見ていくと、強度ピークが現れる。図１は、最大配向方位の解析法の一例を示す。図１の右図は、Φ2ごとの回折X線のカウントを示したもので、それをΦ2に対してプロットしたのが左図である。左図でこの場合Φ2が26°付近がピークであり、ここが骨長軸の最大配向方位と一致していることを示す。このピーク角度を設定した後、次の精密測定に移ることで、ここでのc軸の配向度を解析し、データベースとの比較を行なう。【００９２】
＜（７）最大配向方向でのＸ線プロファイルの精密解析（ω軸揺動）＞
上記（６）で求めた最大配向方向のΦ2座標に固定し、配向度計算のための精密なＸ線プロファイル測定を行う（充分時間をかけて）。配向度計算には、002回折ピークと、強度規格化のために310回折ピークを用いるため、両回折が配向度計測方向に対して等価に生じるようにω軸揺動を行う。【００９３】
本回折装置装着の2次元PSPCは、2θ方向への次元を有するため、対称回折以外の回折線を同時に検出することが可能である。例えば、光学系を002回折のBragg条件（ω=13°, 2θ=26°）に合わせて測定すると、図２のように310回折（Bragg条件：ω=20°, 2θ=40°）も同時に検出できる。ただしそのような回折を起こす(310)面は、試料面から約7°傾いた状態で存在する面である（図２）。同様に、光学系を310回折のBragg条件に合わせた場合に検出される002回折も、試料面から7°傾いた状態で存在する面である。このことから、入射角ωを13〜20度まで揺動させることで、002,
310回折ともに試料面から（Ｘ線入射方向に対して）7°以内に存在する回折面からの情報を得ることが可能となる。つまり、両回折が配向度計測方向に対して等価に生じるように測定することができるのである。【００９４】
実際の精密測定の解析例の一例を示したのが、図３である。図３は、2次元PSPCでの解析例の一例を示す。2次元なので、リング状に現れる。2θに対してプロファイルをとると白線のようになる。リングの中心が0度であるため、プロファイルは左右逆転していることに注意。このようにして得られた2θプロファイルより、バックグラウンドを除去後、002, 310回折ピークの積分強度を算出し、それらの比をとることで、アパタイトc軸配向度とする。この回折積分強度比からこの場合強度比を13.6と決定できる。回折ピークの解析は最大強度を利用することも可能であるが、実施例では積分強度で解析を行なっている。本質的には、大きな違いはないが、結晶性が低い時（結晶子サイズが小さい時）には、より精密に解析できる。
＜（８）配向度計算（あおり方向加算）＞
本発明で使用した回折装置の2次元PSPCは、あおり方向（χ方向）への次元も有するため、試料面から入射X線に対してあおり方向に傾いた結晶面からの回折情報をも得ることが可能である。従って、上記Ｘ線入射方向に対しての傾きと同様の±7°分をχ積分することで、002,
310面ともに試料面から±7°以内に存在する結晶面からの回折情報による2θプロファイルを得ることが可能となる。これは、通常の反射測定における試料面内回転（Φ軸回転）と（ほぼ）等価な解析が可能であることを意味する。（特殊冶具を装着していることによりΦ軸回転は不可能であるにも関わらず、同等の解析が可能）。【００９５】
＜（９）判定基準との照合、（１０）疾患部位・疾患程度の診断＞
これまで蓄積してきた、長管骨（正常・疾患）骨軸方向に沿ったアパタイトc軸配向度データベース（正常骨組織や疾患骨組織）を基に設定された判定基準値と比較して、疾患骨であるか否か、またその程度を診断する。
＜（１１）手術手技の決定（骨切位置の決定etc）＞
（例えば）大腿骨骨軸方向に沿ってどこまで疾患が進行しているのかを判断することにより、疾患部を取り残したり、正常部位まで余分に切除してしまうことのないよう、適切な骨切位置を決定することが可能となる。
このように硬組織を評価して、配向性を検討することにより、後述の実施例2におけるインプラント材料の設計に反映させてもよい。【００９６】
実施例２
次に、硬組織の配向性を考慮したインプラント材料を設計し、当該インプラント材料を用いて、再生の様子について調べた。【００９７】
本実施例においては、長管骨（ラット脛骨）に対して欠損を導入し、その中に一方向に1つの孔が開いたインプラントを挿入し、骨の微細構造の異方性と孔の向きによる、（１）新生骨の導入の早さ、（２）応力の有無によるストレスシールディング効果（応力遮蔽効果：生体骨に応力遮蔽が起こると、骨の吸収がおこる）、について調べた。【００９８】
図４に、新生骨誘導のポア伸展方向依存性を解明するための単孔インプラントモデルを示す。これは、骨組織の異方性を考慮し、ポアによる積極的な骨誘導を図るものである。10週齢のSDラットメス脛骨（長管骨）皮質部骨幹中央部に2mmφの孔をあけ、そこに、一方向性単孔インプラントを挿入し、挿入方向をコラーゲン線維／アパタイトc軸の優先配向方向（骨長手方向、近遠心方向）に沿って、一方向性の楕円柱状孔を持つテフロン（登録商標）、もしくはTi（CP-Ti、2種）からなるインプラントを平行、もしくは垂直に埋入した。楕円柱孔としたのは、皮質骨部分への押し込み深さの調整のためであり、実際の皮質骨の厚さは0.5mm程度であることから、0.5mmx0.5mmの角柱部分が、元の皮質骨の部分に相当するようになっている。皮質骨の骨長手方向に沿ったヤング率は約10GPaであり、テフロン(登録商標)製では、約0.5GPaであり、Ti製で約106GPaである。したがって、一方向性の孔を骨軸に平行に埋入した場合には、長期的にはTiでは応力遮蔽効果が考えられるが、テフロン（登録商標）では、考えられない。【００９９】
実施例３
次に、実施例２において再生させた骨の新生骨密度について調べた。結果を図5に示す。
図５は、指向性ポアの中心部での骨密度（pQCT法による体積骨密度）のインプラント後の週齢にともなう変化を示したものである。微細構造の異方性の影響を反映し、平行と垂直では埋入方向の違いに強く依存して、導入される新生骨の密度も大きく異なる。平行の場合で、新生骨密度が高く、4週、8週では統計学的にも有意に平行の方が骨密度が高く、それ以外の週齢でもその平均値は高い。このことは、インプラントの孔のあける方向によって、新生骨の導入速度、導入量が異なることを意味し、荷重方向で、コラーゲン／生体アパタイト(以下、BAｐともいう。)のｃ軸が配向し、主たる血管の伸長方向である長管骨軸に沿って、優先的な新生骨の導入効果が見られる。さらに、垂直方向では、応力遮蔽効果により、８週付近より骨密度の大きな上昇は止まっており、骨再生後期においても、孔の方向を考慮したインプラントの設計が必要となることが理解できる。【０１００】
実施例４
次に、孔中心部での新生骨の生体アパタイトc軸配向性（骨質）の回復について調べた。図６は、ポア中心部での新生骨BAｐ配向性回復過程の様子を示す。
まず、微小領域X線回折法により、孔方向に沿った生体アパタイト（BAp）配向性により骨質を評価した。骨量（骨密度）だけでなく、BApのc軸配向性も、平行の場合には、垂直の場合よりも優先的に回復する傾向を示している。つまり、荷重方向で、コラーゲン／アパタイトが配向し、主たる血管の伸長方向である長管骨軸に沿って、優先的に骨質も回復し、吸収されないような正常な骨の骨質に早期に近づいている。ただし、垂直な場合には、平行に比べ配向性は低いものの、無配向よりは高い値を示すことから、一方向への孔の形成は、新生骨の微細構造の異方性をある程度まではコントロールできる。ちなみに、無配向の場合この図のc軸配向性の値は約2になる。つまり、それよりも高い４〜５程度の配向性を一方向にあけた孔の導入により付与することが、可能である。【０１０１】
実施例５
次に、ポア中心部における骨密度−BAｐ配向性の関係について調べた。図７は、ポア中心部における骨密度−BAｐ配向性の関係を示す。
この結果、通常の骨再生に比べ、インプラントを同じ大きさの欠損に導入することで、骨密度の回復に対する、相対的な配向性の回復は、有利に進むことを示していることがわかる。すなわち、新生骨を導入するにあたり、指向性の孔を導入することは、配向性（骨質）の回復に有利であることが判明した。したがって、インプラントの表面や内部に優先的な荷重方向やそれに伴うコラーゲン／アパタイトの配向性に沿った孔をあけるようなインプラントの形状を設計し、実際に埋入することは、新生骨の導入と長期での骨質維持にとってきわめて重要であることが本発明者らによって明らかにされた。さらに、こうした応力の分布は有限要素法とも組み合わせて解析できることから、応力の優先的にかかる主応力に近い方向に、適切な孔を導入することは極めて効果的である。【０１０２】
実施例６
次に、本インプラント材料を用いて、当該インプラント材料に対して配向性を付与する際に、磁場を用いた実験を行った。長管骨の一種であるラット脛骨を用いて、磁場印加を実施した。まず、ラット脛骨（長管骨）に骨欠損を与え、本インプラント材料を導入し、骨長軸方向に垂直及び平行方向の磁場（10T）を与えた。具体的には、10週齢のSDラットメスの脛骨（骨軸に平行に１軸配向性）2mmφの皮質骨欠損を与え、10Tの（単位：テスラー）磁場を脛骨に垂直と平行に印加した。1日2時間のみの照射を行い、骨梁の形成を組織観察した。一般に骨梁の伸展方向にコラーゲン／アパタイトの配向性を示すことから、骨梁の伸展方向を調べた。【０１０３】
その結果、骨再生初期の骨微細構造は、本インプラント材料の孔構造にしたがって異方性を示し、骨梁方向は磁場に垂直となった。このことは、骨再生早期段階より、正常骨に類似の骨微細構造の異方性を与えることができることを示している。【０１０４】
以上の結果をまとめると、皮質骨、海綿骨におけるアパタイトのc軸配向性を考慮すると、外部からの応力負荷軸に沿って、優先配向し、その方位での力学機能を発揮する。したがって、骨の微細構造の異方性を考慮し、さらにその原因となる荷重方向を考慮することで、その方位への優先的な新生骨の導入と、応力遮蔽効果を抑制した新生骨の継続的発達が期待される。こうした技術は、例えば股関節用ステムの設計などにも活かされ、骨との接触・固定部位に対して、適切な孔を方向を考慮してあける事で、新生骨の導入やその後の骨の存在・固定化を促すことが明らかとなった。また、こうした孔をあける構造は、軽量化にも寄与し、見かけのヤング率（弾性定数）を低下することから、骨により近いインプラントともなる。また、表面に切りかきのような凸凹を入れる場合と違って、表面からの亀裂発生を防ぐ意味からも、疲労特性の向上も望まれることも判明した。したがって、本発明のインプラント材料によれば、骨微細構造の異方性に合わせ異方性インプラント孔を作製することで、より早い段階での骨の導入、固定、長期固定を可能にする画期的技術である。また、CTなどの画像を用いたイメージベースの応力計算により、最大応力負荷方向の分布を計算（FEM:有限要素法等）することで、インプラントの孔の方向を最適方向に設計することも可能となる。【０１０５】
また、硬組織の再生において、配向性付与を磁場を用いて行うことにより、低侵襲的に行うことが可能であることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明によれば、硬組織疾患の治療や再生医歯学分野(特に、整形外科学、脳外科学、歯学)や基礎医学の分野への貢献が期待できる。
【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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