(57)【要約】【課題】結晶質のリン酸カルシウム系化合物の微小な球状粒子を、効率よく安価に製造可能な粒子の製造方法、かかる粒子の製造方法で製造された微小で流動性に優れた球状粒子、および、かかる粒子を成形して成形体とし、この成形体を焼成することにより得られる高品質な焼結体を提供すること。【解決手段】リンを含有する第１の物質と、カルシウムを含有する第２の物質とを、これらが含むリンとカルシウムが所定のモル比となるように混合し、これらを反応させて得られた非晶質の反応物を含むスラリーを液滴として加熱雰囲気中に供給し、前記反応物を気相状態とする第１の工程と、前記気相状態の前記反応物の結晶化がなされて、リンとカルシウムが所定のモル比で含有するリン酸カルシウム系化合物を主材料として構成される粒子を得る第２の工程とを有する。加熱雰囲気としては、雰囲気ガスを電離したプラズマを含むものが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
リンを含有する第１の物質と、カルシウムを含有する第２の物質とを混合し、これらを反応させて得られた非晶質の反応物を含む液体を、液滴として加熱雰囲気中に供給し、前記反応物を気相状態とする第１の工程と、
前記気相状態の前記反応物の結晶化がなされて、リン酸カルシウム系化合物を主材料として構成される粒子を得る第２の工程とを有することを特徴とする粒子の製造方法。
【請求項２】
前記第１の物質は、酸化リンおよびリン酸エステルのうちの少なくとも一方を主成分とするものである請求項１に記載の粒子の製造方法。
【請求項３】
前記第２の物質は、カルシウムアルコキシドおよびカルシウム塩のうちの少なくとも一方を主成分とするものである請求項１または２に記載の粒子の製造方法。
【請求項４】
前記リン酸カルシウム系化合物における不純物の含有率が５ｗｔ％以下である請求項１ないし３のいずれかに記載の粒子の製造方法。
【請求項５】
前記不純物は、前記反応物の未変化物および前記リン酸カルシウム系化合物の分解生成物のうちの少なくとも一方を主とするものである請求項４に記載の粒子の製造方法。
【請求項６】
前記加熱雰囲気は、雰囲気ガスを電離したプラズマを含む請求項１ないし５のいずれかに記載の粒子の製造方法。
【請求項７】
前記プラズマは、そのプラズマ温度が２０００〜１５０００℃である請求項１ないし６のいずれかに記載の粒子の製造方法。
【請求項８】
前記第２の工程において、加熱雰囲気中に供給された前記液滴を強制的に冷却する処理を行う請求項１ないし７のいずれかに記載の粒子の製造方法。
【請求項９】
前記粒子は、ほぼ球状をなす請求項１ないし８のいずれかに記載の粒子の製造方法。
【請求項１０】
前記球状の粒子は、その平均粒径が５〜１５０ｎｍである請求項９に記載の粒子の製造方法。
【請求項１１】
前記リン酸カルシウム系化合物は、ハイドロキシアパタイトまたはリン酸三カルシウムである請求項１ないし１０のいずれかに記載の粒子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載の粒子の製造方法により製造されたことを特徴とする粒子。
【請求項１３】
結晶質のリン酸カルシウム系化合物を主材料として構成され、
平均粒径が５〜３００ｎｍであり、かつ、下記式（Ｉ）で表される円形度係数Ｃの平均値が０．８〜０．９９であることを特徴とする粒子。
Ｃ＝４πＳ／Ｌ２  ・・・（Ｉ）
（ただし、式中、Ｓ［ｎｍ２］は、測定対象の粒子の投影像の面積、Ｌ［ｎｍ］は、測定対象の粒子の投影像の周囲長を表す。）
【請求項１４】
当該粒子は、中空状の粒子を５〜４０％含んでいる請求項１２または１３に記載の粒子。
【請求項１５】
請求項１２ないし１４のいずれかに記載の粒子を成形して成形体を得た後、前記成形体を焼成することにより得られたことを特徴とする焼結体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子の製造方法、粒子および焼結体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セラミックス材料の一種であるリン酸カルシウム系化合物は、例えば、生体材料や、クロマトグラフィーの固定相用材料等として、広く使用されている。
【０００３】
生体材料として使用する場合、リン酸カルシウム系化合物は、液体（スラリー）等から粒子を得、この粒子を所望の形状に成形して成形体とし、さらに、この成形体を焼成（焼結）することにより焼結体とされる。そして、かかる焼結体を、人工骨や人工歯根等として、臨床的に使用している。
【０００４】
また、クロマトグラフィーの固定相用材料として使用する場合、リン酸カルシウム系化合物は、前記生体材料として使用する場合と同様にして粒子を得、この粒子を焼成（焼結）することにより、焼結された焼結微粒子とされる。そして、かかる焼結微粒子を、カラム等に充填して使用している。
【０００５】
このような粒子を得る方法として、エマルジョン法によりハイドロキシアパタイトの粒子を製造する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、上記方法では、デカンテーションや遠心分離等の煩雑な処理が必須であり、かつ大量生産が困難なことから、生産効率および製造コストにおいて問題がある。
【０００７】
また、上記方法で得られる粒子は、その形態が不定形状となり易い。このため、例えば、成形体を形成した際に、その密度がばらつき易く、この成形体を焼成して得られる焼結体の強度や空孔率が不安定になるという問題もある。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１３７９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、結晶質のリン酸カルシウム系化合物の微小な球状粒子を、効率よく安価に製造可能な粒子の製造方法、かかる粒子の製造方法で製造された微小で流動性に優れた球状粒子、および、かかる粒子を成形して成形体とし、この成形体を焼成することにより得られる高品質な焼結体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的は、下記（１）〜（１５）の本発明により達成される。
（１）  リンを含有する第１の物質と、カルシウムを含有する第２の物質とを混合し、これらを反応させて得られた非晶質の反応物を含む液体を、液滴として加熱雰囲気中に供給し、前記反応物を気相状態とする第１の工程と、
前記気相状態の前記反応物の結晶化がなされて、リン酸カルシウム系化合物を主材料として構成される粒子を得る第２の工程とを有することを特徴とする粒子の製造方法。
【００１１】
これにより、結晶質のリン酸カルシウム系化合物の微小な球状粒子を、効率よく安価に製造することができる。
【００１２】
（２）  前記第１の物質は、酸化リンおよびリン酸エステルのうちの少なくとも一方を主成分とするものである上記（１）に記載の粒子の製造方法。
【００１３】
これらのものは、溶媒中で第２の物質と容易に反応して、非晶質の反応物をより効率よく生成する。
【００１４】
（３）  前記第２の物質は、カルシウムアルコキシドおよびカルシウム塩のうちの少なくとも一方を主成分とするものである上記（１）または（２）に記載の粒子の製造方法。
【００１５】
これらのものは、溶媒中で第１の物質と容易に反応して、非晶質の反応物をより効率よく生成する。
【００１６】
（４）  前記リン酸カルシウム系化合物における不純物の含有率が５ｗｔ％以下である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の粒子の製造方法。
【００１７】
これにより、優れた特性（特に、強度）のリン酸カルシウム系化合物を主材料として構成された粒子を得ることができる。
【００１８】
（５）  前記不純物は、前記反応物の未変化物および前記リン酸カルシウム系化合物の分解生成物のうちの少なくとも一方を主とするものである上記（４）に記載の粒子の製造方法。
【００１９】
これらの不純物の含有量が低下することにより、特に強度の高い粒子を得ることができる。
【００２０】
（６）  前記加熱雰囲気は、雰囲気ガスを電離したプラズマを含む上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の粒子の製造方法。
【００２１】
プラズマは、非晶質の反応物に対して、非常に高いエネルギーをより均一に付与することができるため、液滴の加熱を効率よく均一に行うことができる。
【００２２】
（７）  前記プラズマは、そのプラズマ温度が２０００〜１５０００℃である上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の粒子の製造方法。
【００２３】
これにより、前記液滴は急速に蒸発し、前記反応物が気相状態の混合物になるため、前記気相状態の混合物を急冷することにより、効率よく微粒子を得ることができる。
【００２４】
（８）  前記第２の工程において、加熱雰囲気中に供給された前記液滴を強制的に冷却する処理を行う上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の粒子の製造方法。
【００２５】
これにより、反応物の冷却・結晶化を効率よく短時間に行うことができるため、単位時間あたりにより多量の液体・スラリーを処理することができ、粒子の収量を増大させることができる。その結果、粒子の製造コストの低減を図ることができる。
【００２６】
（９）  前記粒子は、ほぼ球状をなす上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の粒子の製造方法。
【００２７】
これにより、粒子の流動性が向上するため、粒子を成形する際に、粒子の充填性や成形体の密度の向上を図ることができる。
【００２８】
（１０）  前記球状の粒子は、その平均粒径が５〜１５０ｎｍである上記（９）に記載の粒子の製造方法。
【００２９】
これにより、粒子の充填性が特に向上し、成形体や、成形体を焼成することにより得られる焼結体の密度を特に高めることができる。
【００３０】
（１１）  前記リン酸カルシウム系化合物は、ハイドロキシアパタイトまたはリン酸三カルシウムである上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の粒子の製造方法。
これらは、化学量論比の関係から、安定した結晶質の粒子を得易い材料である。
【００３１】
（１２）  上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の粒子の製造方法により製造されたことを特徴とする粒子。
これにより、微小で流動性に優れた球状粒子を得ることができる。
【００３２】
（１３）  結晶質のリン酸カルシウム系化合物を主材料として構成され、
平均粒径が５〜３００ｎｍであり、かつ、下記式（Ｉ）で表される円形度係数Ｃの平均値が０．８〜０．９９であることを特徴とする粒子。
Ｃ＝４πＳ／Ｌ２  ・・・（Ｉ）
（ただし、式中、Ｓ［ｎｍ２］は、測定対象の粒子の投影像の面積、Ｌ［ｎｍ］は、測定対象の粒子の投影像の周囲長を表す。）
【００３３】
これにより、例えば、この粒子を、捕捉対象物を効率よく吸着（捕捉）し得る担体等として用いることができる。
【００３４】
（１４）  当該粒子は、中空状の粒子を５〜４０％含んでいる上記（１２）または（１３）に記載の粒子。
【００３５】
これにより、例えば、中空状粒子の中空部に薬剤等を導入して、この中空状粒子を標識臓器に到達させた後、標識臓器で薬剤等を放出するような形態（ドラッグ・デリバリー・システム）等に、本発明の粒子を適用することができる。
【００３６】
（１５）  上記（１２）ないし（１４）のいずれかに記載の粒子を成形して成形体を得た後、前記成形体を焼成することにより得られたことを特徴とする焼結体。
これにより、寸法精度に優れた高強度で高品質な焼結体を得ることができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、結晶質のリン酸カルシウム系化合物の微小な球状粒子を、効率よく安価に製造することができる。
【００３８】
本発明によれば、スラリー中の反応物の非晶質から結晶への変化（結晶質のリン酸カルシウム系化合物への変化）が均一にムラなく行われるため、結晶成長の度合いのバラツキが抑制され、ほぼ均一なサイズの結晶粒が生成される。その結果、高密度・高強度の粒子が得られる。
【００３９】
本発明によれば、反応物の結晶化を効率よく短時間に行うことができるため、単位時間あたりにより多量のスラリーを処理することができ、粒子の収量を増大させることができる。その結果、粒子の製造コストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の粒子の製造方法、粒子および焼結体を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００４１】
本発明の粒子の製造方法は、リンを含有する第１の物質と、カルシウムを含有する第２の物質とを、これらが含むリンとカルシウムが所定のモル比となるように混合し、これらを反応させて得られた非晶質の反応物を含むスラリー（ゲル状の液体）を液滴として加熱雰囲気中に供給し、前記反応物を気相状態とする第１の工程と、前記気相状態の前記反応物の結晶化がなされて、リンとカルシウムが所定のモル比で含有されるリン酸カルシウム系化合物（結晶質のリン酸カルシウム系化合物）を主材料として構成される粒子を得る第２の工程とを有する。以下、各工程について説明する。
【００４２】
［第１の工程］
まず、例えば、溶媒に、リンを含有する第１の物質とカルシウムを含有する第２の物質とを、これらが含むリンとカルシウムが所定のモル比となるように混合して混合液（ゾル液）を得、この混合液中において第１の物質と第２の物質とを反応させる。これにより、非晶質の反応物を生成させ、該反応物を含むスラリー（ゲル状の液体）を得る。
【００４３】
ここで、第１の物質としては、例えば、酸化リンおよびリン酸エステルのうちの少なくとも一方を主成分とするものが好適に用いられる。これらのものは、溶媒中で第２の物質と容易に反応して、非晶質の反応物をより効率よく生成する。
【００４４】
このうち、酸化リンとしては、例えば、亜酸化リン、三酸化ニリン、四酸化ニリン、五酸化ニリン等が、リン酸エステルとしては、例えば、トリエチルホスフェート等がそれぞれ挙げられる。
【００４５】
一方、第２の物質としては、特に限定されないが、カルシウムアルコキシドおよびカルシウム塩のうちの少なくとも一方を主とするものが好適に用いられる。これらのものは、溶媒中で第１の物質と容易に反応して、非晶質の反応物をより効率よく生成する。
【００４６】
カルシウムアルコキシドとしては、例えば、カルシウムメトキシド、カルシウムエトキシド等が、カルシウム塩としては、例えば、炭酸カルシウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、酢酸カルシウム、乳酸カルシウムや、これらの水和物等がそれぞれ挙げられる。
【００４７】
また、用いる溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールのような各種アルコール類を主成分とし、蒸留水、純水、超純水、イオン交換水、ＲＯ水のような各種水を適量（少量）混合したものを用いることができる。
【００４８】
この場合、混合液に対するアルコール類の含有率としては、７０ｖｏｌ％以上であるのが好ましく、９０ｖｏｌ％以上であるのがより好ましい。これにより、より効率よく確実に第１の物質と第２の物質の反応を行わせることができる。
【００４９】
第１の物質と第２の物質とを反応させる際の温度は、特に限定されないが、０〜５０℃程度であるのが好ましく、１０〜４０℃程度であるのがより好ましい。
【００５０】
第１の物質と第２の物質とを反応させる際の時間も、特に限定されないが、１０分〜５時間程度であるのが好ましく、２０分〜２時間程度であるのがより好ましい。
【００５１】
また、第１の物質と第２の物質との反応の際には、混合液に対して、例えば、撹拌、振動や超音波を付与しつつ行わせるようにしてもよい。
【００５２】
なお、第１の物質と第２の物質とを含む混合液は、例えば、第１の物質と第２の物質とを混合した混合物に、溶媒を加えて調製するようにしてもよいし、第１の物質を溶媒に溶解した溶液と、第２の物質を溶媒に溶解した溶液とを混合して調製するようにしてもよい。
【００５３】
ここで、第１の物質と第２の物質との混合比は、目的とするリン酸カルシウム系化合物のリンとカルシウムのモル比（Ｃａ／Ｐ比）に応じて、適宜設定される。
【００５４】
具体的には、このＣａ／Ｐ比は、１〜２程度であるのが好ましく、１．３〜１．７程度であるのがより好ましい。このようなＣａ／Ｐ比となるように第１の物質と第２の物質とを混合することにより、後述する第２の工程において、カルシウムとリンとが容易に結晶化することができる。
【００５５】
次に、得られたスラリーを、液滴として加熱雰囲気中に供給（噴霧）する。これにより、スラリーからなる微小な液滴を形成するとともに、この液滴を加熱雰囲気中で加熱することができる。
【００５６】
このとき、液滴中の反応物が気相状態へと変化するとともに、この気相状態の反応物が加熱雰囲気中で加熱されることにより、反応物中の原子同士の結合が変化し易い状態となる。これにより、前記反応物は、より安定した原子状態（結晶）へと移行することが可能となる。
【００５７】
また、それとともに、加熱により液滴中の溶媒を揮発乾燥させ、前記反応物を蒸発させることができる。
【００５８】
このような加熱雰囲気としては、特に限定されないが、雰囲気ガスを電離したプラズマを含むものが好ましい。プラズマは、非晶質の反応物に対して、非常に高いエネルギーをより均一に付与することができるため、液滴の加熱を効率よく均一に行うことができる。
【００５９】
これにより、液滴が効率良く蒸発して、反応物が気相状態の混合物になり、前記気相状態の混合物を急冷することによって、粒径の小さい粒子を確実に得ることができる。
【００６０】
このようなことから、スラリーの乾燥および反応物の蒸発・生成方法（粒子化）として、各種微粒子生成方法の中でも、特に、熱プラズマ法を用いるのが好ましい。
【００６１】
また、ガスをプラズマ化する方法も、特に限定されないが、例えば、高周波誘導熱プラズマ、アーク放電、グロー放電のような放電による方法、レーザ光、ランプ光のような光照射による方法、化学反応熱のような熱の付与による方法等の各種プラズマ化法を用いることができる。
【００６２】
高周波誘導熱プラズマ法とは、高周波電流の流れるコイルによる電磁誘導作用によって雰囲気ガスを高温化し、電離してプラズマ化する方法である。
【００６３】
一方、アーク放電およびグロー放電は、減圧雰囲気における直流放電により生じる熱でプラズマ化する方法である。減圧雰囲気の圧力としては、１〜１５００Ｐａ程度であるのが好ましく、１．３〜１３００Ｐａ程度であるのがより好ましい。
【００６４】
レーザ光としては、例えば、ヘリウムネオンレーザ、アルゴンイオンレーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマーレーザ、窒素レーザのようなガスレーザ、ルビーレーザ、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザ、ガラスレーザ、ネオジウムレーザのような固体レーザ、ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザのような金属レーザ、半導体レーザ等を用いることができる。
【００６５】
ランプ光としては、例えば、フラッシュランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプのような放電灯、ハロゲンランプ、タングステンランプのような発熱灯等を用いることができる。
【００６６】
化学反応熱としては、例えば、火薬の燃焼、爆発等を用いることができる。
プラズマ化法としては、以上のような方法の中でも、放電による方法を用いるのが好ましく、特に、高周波誘導熱プラズマによる方法を用いるのがより好ましい。放電による方法（特に高周波誘導熱プラズマによる方法）によれば、雰囲気ガスをより効率よくプラズマ化させることができるとともに、雰囲気温度を高い温度に設定するのが容易である。このため、粒子をより容易、確実かつ安価に製造することができる。
【００６７】
また、高周波誘導熱プラズマによれば、比較的大きな空間にムラの少ないプラズマを発生させることができるため、形状や粒径のばらつきが小さい粒子を製造することができるという利点もある。
【００６８】
このようなプラズマのプラズマ温度としては、２０００〜１５０００℃程度であるのが好ましく、７０００〜１５０００℃程度であるのがより好ましく、１００００〜１５０００℃程度であるのがさらに好ましい。これにより、スラリーの液滴が急速に乾燥して反応物が蒸発し、蒸発した気相状態の混合物を急冷することにより、より粒径の小さい粒子を効率よく得ることができる。
【００６９】
また、プラズマ温度が前記温度範囲であれば、非晶質の反応物の結晶化（結晶質のリン酸カルシウム系化合物への変化）をより効率よく行うことができる。なお、プラズマ温度が前記上限値を超えてもリン酸カルシウム系化合物の生成には問題ないが、プラズマの発生に高価な装置や大量の電力を必要とするため、製造コストの増大を招き好ましくない。
【００７０】
なお、上記のプラズマ温度とは、実際の雰囲気の温度ではなく、プラズマが有する運動エネルギーを温度の単位に換算した理論上の温度のことを言う。
【００７１】
［第２の工程］
次に、前記気相状態の混合物の急冷により得られた非晶質の反応物を結晶化させる。これにより、前記第１の工程において、第１の物質と第２の物質とを混合する際のＣａ／Ｐ比でリンとカルシウムとを含有する結晶質のリン酸カルシウム系化合物を主材料として構成される微小な粒子が得られる。すなわち、前記第１の工程の原料調製におけるＣａ／Ｐ比を反映した結晶質のリン酸カルシウム系化合物の微小粒子が得られる。
【００７２】
非晶質の反応物を結晶化させる方法としては、第１の工程で加熱され、原子同士の結合が変化し易い状態となっている反応物に対して、加熱を終了して放置する等の方法が挙げられる。加熱を終了することにより、反応物中の原子同士の結合は、より安定的な結合に選択的に移行し、結晶質のリン酸カルシウム系化合物を得ることができる。
【００７３】
また、本発明では、反応物の非晶質から結晶への変化（結晶質のリン酸カルシウム系化合物への変化）が均一にムラなく行われるため、結晶成長の度合いのばらつきが抑制され、ほぼ均一なサイズの結晶粒が生成される。その結果、高密度・高強度の粒子が得られる。
【００７４】
このような第２の工程では、さらに、前記気相状態の混合物を強制的に冷却するのが好ましい。これにより、反応物の冷却・結晶化を効率よく短時間に行うことができるため、単位時間あたりにより多量の液体・スラリーを処理することができ、粒子の収量を増大させることができる。その結果、粒子の製造コストの低減を図ることができる。
【００７５】
また、かかる方法によれば、前記気相状態の混合物が急冷されることで生成した非晶質の反応物が結晶質のリン酸カルシウム系化合物に変化する際、液滴の表面において表面張力が増大し、液滴の球形化が進み、結果として、ほぼ球状の粒子を得ることができる。換言すれば、本発明は、微小かつ球形に近い粒子の製造に適している。
【００７６】
ここで、このようなリン酸カルシウム系化合物を主材料として構成された粒子は、その平均粒径が、５〜３００ｎｍ程度であり、かつ、下記式（Ｉ）で表される円形度係数Ｃの平均値が、０．８〜０．９９程度であるものが好ましい。
【００７７】
Ｃ＝４πＳ／Ｌ２  ・・・（Ｉ）
（ただし、式中、Ｓ［ｎｍ２］は、測定対象の粒子の投影像の面積、Ｌ［ｎｍ］は、測定対象の粒子の投影像の周囲長を表す。）
【００７８】
なお、円形度係数Ｃは、測定対象の粒子の投影像が真円である場合が最大値１となり、数値が最大値１に近いほど粒子が真球に近いことを示す。
【００７９】
上記数値範囲を満たす粒子は、比較的微小で、かつ、真球に近い球状をなしているため、例えば、分散媒に対して優れた分散性を示すことができる。その結果、例えば、タンパク質や核酸、細胞等の捕捉対象物を含有する液体試料中に、粒子を均一に分散させることができるため、この粒子を、捕捉対象物を効率よく吸着（捕捉）し得る担体等として用いることができる。
【００８０】
また、円形度係数Ｃの平均値は、０．８〜０．９９程度であるのが好ましく、０．８５〜０．９９程度であるのがより好ましい。
【００８１】
このように、粒子が真球に近い球状をなしていることにより、粒子の流動性が向上するため、粒子を成形する際に、粒子の充填性や成形体の密度の向上を図ることができる。これにより、緻密で高強度の成形体の原料粒子を得ることができる。また、この成形体を焼成することにより、寸法精度に優れた高強度の焼結体を得ることができる。
【００８２】
なお、平均粒径は、５〜３００ｎｍ程度であるのが好ましいが、５〜１５０ｎｍ程度であるのがより好ましく、１０〜１００ｎｍ程度であるのがさらに好ましい。このような微小な粒子の製造に、本発明が好適に適用される。
【００８３】
平均粒径が前記範囲内であれば、粒子の充填性が特に向上し、成形体や、成形体を焼成することにより得られる焼結体の密度を特に高めることができる。
【００８４】
また、この粒子をカラムの固定相用材料（充填材）に適用する場合、カラムへの充填量や、試料（サンプル）との接触面積が増大して、より精度の高い試料の処理を行うことができる。
【００８５】
また、本発明によれば、非晶質の反応物を結晶質のリン酸カルシウム系化合物に変化させ、このリン酸カルシウム系化合物を結晶成長させつつ粒子を得るため、高純度のリン酸カルシウム系化合物を主材料として構成された粒子を得ることができる。
【００８６】
具体的には、本発明の粒子の製造方法で得られる粒子中の不純物の含有量は、５ｗｔ％以下であるのが好ましく、３ｗｔ％以下であるのがより好ましい。これにより、優れた特性（特に、強度）のリン酸カルシウム系化合物を主材料として構成された粒子を得ることができる。なお、本発明によれば、このように極めて高純度のリン酸カルシウム系化合物の粒子を容易かつ確実に製造することができる。
【００８７】
ここで、この不純物としては、例えば、ＣａＯのようなスラリー中の反応物の未変化物や、目的とするＣａ／Ｐ比と異なるＣａ／Ｐ比のリン酸カルシウム系化合物（２次反応生成物）が挙げられる。これらの不純物の含有量が低下することにより、特に強度の高い粒子を得ることができる。
【００８８】
こうして生成されたリン酸カルシウム系化合物は、前述のように、Ｃａ／Ｐ比が１〜２程度のものであるのが好ましく、１．３〜１．７程度のものであるのがより好ましい。
【００８９】
このようなＣａ／Ｐ比のリン酸カルシウム系化合物の中でも、ハイドロキシアパタイト（Ｃａ／Ｐ比：１．６７）またはリン酸三カルシウム（Ｃａ／Ｐ比：１．５）であるのが好ましい。ハイドロキシアパタイトおよびリン酸三カルシウムは、化学量論比の関係から、安定した結晶質の粒子を得易い材料である。
【００９０】
また、ハイドロキシアパタイトおよびリン酸三カルシウムは、その組成や構造が人骨の無機成分に近く、生体親和性が高い材料である。したがって、生成された粒子は、生体由来成分に対して高い親和性を示すため、人工骨、骨補填材のような生体材料、クロマトグラフィーの固定相用材料等に好適に適用できる。
【００９１】
また、このような粒子は、中空状の粒子を５〜４０％程度含んでいるものが好ましく、１０〜３０％程度含んでいるものがより好ましい。これにより、例えば、中空状粒子の中空部に薬剤等を導入して、この中空状粒子を標識臓器に到達させた後、標識臓器で薬剤等を放出するような形態（ドラッグ・デリバリー・システム）等に、本発明の粒子を適用することができる。
【００９２】
以上、本発明の粒子の製造方法について説明したが、この方法は、例えば、図１に示すような装置によって好適に実施される。
【００９３】
図１は、高周波誘導熱プラズマ法によりプラズマを発生させ、結晶質のリン酸カルシウム系化合物球状微粒子を製造することができる熱プラズマ装置の模式図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図１では、図が煩雑となるのを避けるため、一部の部材を省略している。
【００９４】
リン酸カルシウム系化合物球状微粒子の製造装置（熱プラズマ装置）１は、熱プラズマを発生させるプラズマトーチ２と、原材料をプラズマトーチ２内へ供給する原材料供給装置３と、リン酸カルシウム系化合物球状微粒子８を生成するチャンバー４と、生成されたリン酸カルシウム系化合物球状微粒子８を回収する回収部５と、を含んで構成される。
【００９５】
プラズマトーチ２は、石英管２ａと、その外側を取り巻く高周波発振用コイル２ｂとで構成される。プラズマトーチ２の上部には、原材料と噴霧ガス（キャリアガス）とをプラズマトーチ２内に導入するための導入管２ｄがその中央部に設けられており、プラズマガス（雰囲気ガス）はプラズマガス導入口２ｃより、石英管２ａの内管に沿って垂直方向に導入される。
【００９６】
プラズマガスは、プラズマガス供給源６からプラズマガス導入口２ｃへ送り込まれる。プラズマガスとしては、例えばアルゴン、窒素、水素、酸素等、またはこれらの混合ガスが用いられる。プラズマガス供給源６には、例えば２種類のプラズマガスが準備されている。プラズマガスは、プラズマガス供給源６からプラズマ導入口２ｃを介して、石英管２ａの内管に沿って垂直方向に送り込まれる。そして、高周波発振用コイル２ｂに高周波電流が印加されて、プラズマ炎７が発生する。
【００９７】
なお、石英管２ａの外側は、同心円上に形成された管（図示せず）で囲まれており、この管と石英管２ａとの間に冷却水（図示せず）が循環して、石英管２ａを水冷し、プラズマトーチ２内で発生したプラズマ炎７により石英管２ａが高温になりすぎるのを防いでいる。
【００９８】
原材料である非晶質の反応物のスラリー３ａをプラズマトーチ２内へ供給する原材料供給装置３は、プラズマトーチ２の上部に設けられた導入管２ｄへ管９を介して繋げられている。スラリーとは、細かい固体の粒子が液体の中に混ざっている、固体と液体の混合物のことである。
【００９９】
原材料供給装置３には、スラリー３ａを入れる容器３ｂと、容器３ｂ中のスラリー３ａを攪拌する攪拌機３ｃと、導入管２ｄを介してスラリー３ａに圧力をかけプラズマトーチ２内に供給するためのポンプ３ｄと、噴霧ガス供給源３ｅと、が備えられている。噴霧ガスは、噴霧ガス供給源３ｅからスラリー３ａと共に、導入管２ｄを介してプラズマトーチ２内へ供給される。これにより、スラリー３ａをプラズマトーチ２内に噴霧する。要するにスラリー３ａを液滴化させることができる。噴霧ガスにはアルゴン、窒素、水素、酸素、空気等が用いられる。
【０１００】
一方、プラズマトーチ２の下方に隣接して設けられたチャンバー４では、リン酸カルシウム系化合物球状微粒子８が生成される。つまり、原料供給装置３からプラズマトーチ２内に噴霧された（液滴化された）スラリーは、プラズマ炎７中で反応してスラリーを蒸発させた気相状態の混合物となり、チャンバー４内で急冷され、リン酸カルシウム系化合物球状微粒子８となる。
【０１０１】
チャンバー４の上部には、冷却手段１０が設けられている。
冷却手段１０の冷却方法としては、特に限定されないが、図１に示すように冷却ガス１１に接触させる方法、チャンバー４内のガスを冷却する方法等が挙げられる。
【０１０２】
冷却ガス１１としては、例えば、大気、酸素のような酸化性ガス、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴンのような不活性ガス、水素、一酸化炭素のような還元性ガス等が挙げられるが、不活性ガスを用いるのが好ましい。これにより、生成されたリン酸カルシウム系化合物の酸化または還元による変性を防止することができる。
【０１０３】
また、チャンバー４内のガスを冷却する方法としては、冷媒等でチャンバー４を冷却することにより、熱伝達でガスを冷却する方法等が挙げられる。
なお、この冷却手段１０は、必要に応じて設ければよく、省略することもできる。
【０１０４】
チャンバー４の側方下部には、生成されたリン酸カルシウム系化合物球状微粒子８を回収する回収部５が設けられている。回収部５は、回収室５ａと、回収室５ａ内に設けられたフィルター５ｂと、回収室５ａ上部に設けられた管５ｃを介して繋げられた真空ポンプ（図示せず）と、を備える。生成された微粒子は、真空ポンプ（図示せず）で吸引されることにより、回収室５ａ内に引き込まれ、フィルター５ｂ表面で留まった状態にされて回収される。
【０１０５】
また、本発明の粒子の製造方法で得られた粒子は、前述したような人工骨、骨補填材のような生体材料、クロマトグラフィーの固定相用材料等の他、ウイルス吸着機能性マスク、消臭スプレー、抗菌性石鹸のようなヘルスケア商品の吸着剤等にも適用することができる。
【０１０６】
ここで、生体材料として用いる焼結体を製造する場合には、例えば、次のようにして製造することができる。
【０１０７】
まず、前述のようにして、結晶質のリン酸カルシウム系化合物の粒子を得る。
次に、このリン酸カルシウム系化合物の粒子を所望の形状に成形して、成形体を得る。
【０１０８】
この成形方法としては、例えば、Ｉ：リン酸カルシウム系化合物の粒子を含むスラリーを、所望の型内に充填して、成形する方法、II：前記スラリーに対して、沈殿または遠心分離により固形分を偏在させる方法、III：前記スラリーを所望の型内に入れ、脱水処理し、固形分を型内に残す方法、IV：圧縮成形法、Ｖ：リン酸カルシウム系化合物の粒子と水状の糊とを混ぜ、これを型に入れ乾燥させる方法等、種々の方法により製造することができる。
【０１０９】
このようにして得られた成形体に対しては、例えば、自然乾燥、温風乾燥、フリーズドライ、真空乾燥等の方法により、乾燥がなされる。
【０１１０】
また、得られた成形体に対しては、成形後、例えば、切断、切削、研削、研磨等の機械加工を施してもよい。
【０１１１】
次に、乾燥後の成形体を、例えば炉等で焼成することにより、焼結体を得る。
焼成の際の温度としては、リン酸カルシウム系化合物が焼結する温度であればよく、具体的には７００〜１３００℃程度であるのが好ましく、９００〜１２５０℃程度であるのがより好ましい。
【０１１２】
また、焼成の際の時間としては、前記焼成温度等によっても若干異なり、特に限定されないが、０．１〜１０時間程度であるのが好ましく、１〜５時間程度であるのがより好ましい。
【０１１３】
また、焼成の際の雰囲気としては、特に限定されないが、例えば、大気、酸素等の酸化性雰囲気、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の不活性雰囲気、水素、一酸化炭素等の還元性雰囲気、減圧雰囲気等が挙げられる。
【０１１４】
なお、焼成は、必要に応じて、複数回繰り返し行うようにしてもよい。
このようにして、焼結体を得ることができる。
【０１１５】
以上、本発明の粒子の製造方法、粒子および焼結体について図示の実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【０１１６】
例えば、本発明の粒子の製造方法は、必要に応じて、任意の目的の工程を追加することもできる。
【実施例】
【０１１７】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．微小粒子の製造
（実施例１）
［１］  まず、９５ｖｏｌ％エタノール水溶液（溶媒）９００ｍＬに、Ｃａ／Ｐ比が１．６７となるように、０．１８ｍｏｌの五酸化ニリン（第１の物質）と、０．６ｍｏｌの硝酸カルシウム四水和物（第２の物質）とを加え、室温（２５℃）で４時間撹拌してゲル化させ、反応物を含むスラリーを得た。
【０１１８】
ここで、スラリー中のエタノール水溶液を除去し、残った反応物の結晶構造をＸ線回折分析法（ＸＲＤ）により分析した。分析結果（Ｘ線回折スペクトル）を図２に示す。
【０１１９】
その結果、前記反応物のＸ線回折スペクトルでは、いくつかのピークが見られるものの全体的にブロードなスペクトルとなっており、前記反応物は非晶質のものが支配的になっていると考えられる。
【０１２０】
［２］  次に、得られたスラリーを、図１に示す熱プラズマ（微粒子製造）装置１のプラズマ炎７中に噴霧し、球状の微小粒子を得た。なお、冷却ガスとしては、空気を用いた。
以下に熱プラズマ（微粒子製造）装置１の設定条件を示す。
【０１２１】
・高周波電流の周波数  ：４ＭＨｚ
・高周波電流の出力    ：７０ｋＷ
・プラズマ温度        ：１００００℃
・プラズマ化ガスの種類：アルゴン＋酸素
【０１２２】
（実施例２）
Ｃａ／Ｐ比が１．６７となるように、第２の物質として、カルシウムエトキシド（０．６ｍｏｌ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして微小粒子を得た。
【０１２３】
（実施例３）
Ｃａ／Ｐ比が１．６７となるように、第２の物質として、硝酸カルシウム四水和物（０．３ｍｏｌ）とカルシウムエトキシド（０．３ｍｏｌ）の混合物を用いた以外は、前記実施例１と同様にして微小粒子を得た。
【０１２４】
（実施例４）
Ｃａ／Ｐ比が１．６７となるように、第１の物質として、トリエチルホスフェート（０．３６ｍｏｌ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして微小粒子を得た。
【０１２５】
（実施例５）
Ｃａ／Ｐ比が１．６７となるように、第１の物質として、五酸化ニリン（０．０９ｍｏｌ）とトリエチルホスフェート（０．１８ｍｏｌ）の混合物を用いた以外は、前記実施例１と同様にして微小粒子を得た。
【０１２６】
（実施例６）
スラリーを電気ヒーターで加熱した雰囲気中に噴霧するように変更した以外は、前記実施例１と同様にして微小粒子を得た。
なお、加熱温度は、１８００℃とした。
【０１２７】
（実施例７）
Ｃａ／Ｐ比が１．０となるように、第２の物質として、硝酸カルシウム四水和物（０．３６ｍｏｌ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして微小粒子を得た。
【０１２８】
（実施例８）
Ｃａ／Ｐ比が１．２となるように、第２の物質として、硝酸カルシウム四水和物（０．４３ｍｏｌ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして微小粒子を得た。
【０１２９】
（実施例９）
Ｃａ／Ｐ比が１．４となるように、第２の物質として、硝酸カルシウム四水和物（０．５０ｍｏｌ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして微小粒子を得た。
【０１３０】
（実施例１０）
Ｃａ／Ｐ比が１．５となるように、第２の物質として、硝酸カルシウム四水和物（０．５４ｍｏｌ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして微小粒子を得た。
【０１３１】
（比較例１）
［１］  まず、一般的な湿式合成法で、水酸化カルシウムとリン酸を反応させることにより、平均粒径１５０ｎｍのハイドロキシアパタイト粒子（Ｃａ／Ｐ比：１．６７）を生成した。次いで、９５ｖｏｌ％エタノール水溶液９００ｍＬに、ハイドロキシアパタイト粒子を加え、撹拌して、スラリーを得た。
【０１３２】
ここで、ハイドロキシアパタイト粒子の結晶構造をＸ線回折分析法により分析した。分析結果を図３に示す。
【０１３３】
その結果、ハイドロキシアパタイト粒子のＸ線回折スペクトルには、ハイドロキシアパタイトの結晶構造に起因する鋭いピークが見られた。
【０１３４】
［２］  次に、得られたスラリーを、前記実施例１と同様にして、図１に示す熱プラズマ（微粒子製造）装置１のプラズマ炎７中に噴霧し、微小粒子を得た。
【０１３５】
（比較例２）
スラリーを電気ヒーターで加熱した雰囲気中に噴霧するように変更した以外は、前記比較例１と同様にして微小粒子を得た。
【０１３６】
２．評価
２．１  粒径の評価
各実施例および各比較例で得られた微小粒子の平均粒径を測定した。
【０１３７】
平均粒径は、１０個の微小粒子を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し、観察像から求めた微小粒子１０個の粒径の平均値とした。
平均粒径の評価結果を表１に示す。
【０１３８】
なお、代表として、実施例１の観察像を図４、比較例１の観察像を図５に示す。
また、顕微鏡による観察の結果、各実施例および各比較例で得られた微小粒子は、ほぼ球状をなしていることが確認できた。
【０１３９】
さらに、観察像の詳細な評価の結果、各実施例で得られた微小粒子には、それぞれ、中空状の粒子が含まれていることが明らかとなった。この中空状の粒子の含有率は、各実施例で、いずれも１６〜２４％の範囲内であった。
【０１４０】
２．２  粒子形状（円形度係数）の評価
各実施例および各比較例で得られた微小粒子の形状を評価した。
【０１４１】
まず、２．１で得た観察像に対して、画像解析ソフトウェア（住友金属テクノロジー社製、「粒子解析  Ｖｅｒ．２．０」）を用い、下記式（Ｉ）で表される円形度係数Ｃを求めた。そして、粒子１０個の円形度係数Ｃの平均値を算出した。
【０１４２】
Ｃ＝４πＳ／Ｌ２  ・・・（Ｉ）
（ただし、式中、Ｓ［ｎｍ２］は、測定対象の粒子の投影像の面積、Ｌ［ｎｍ］は、測定対象の粒子の投影像の周囲長を表す。）
粒子形状の評価結果を表１に示す。
【０１４３】
２．３  結晶性および不純物含有率の評価
まず、実施例１および比較例１で得られた微小粒子に対して、フーリエ変換赤外分光法による分析を行った。そして、微小粒子中の原子の結合状態を評価した。
【０１４４】
実施例１で得られた微小粒子の赤外吸収スペクトルを図６、比較例１で得られた微小粒子の赤外吸収スペクトルを図７に示す。
【０１４５】
評価の結果、図６の波数６４０ｃｍ−１付近に見られる水酸基に起因した吸収による特徴が、図７には確認されなかった。このことは、比較例１の微小粒子中には、ハイドロキシアパタイト［Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２］が実質的に存在しないことを示している。
【０１４６】
次に、各実施例および各比較例で得られた微小粒子のＸ線回折分析を行った。そして、分析で得られた各Ｘ線回折スペクトルに現れたハイドロキシアパタイト以外のピークの有無を評価した。
【０１４７】
なお、代表として、実施例１で得られた微小粒子のＸ線回折スペクトルを図８に、実施例７〜１０で得られた微小粒子のＸ線回折スペクトルをそれぞれ図９〜１２に、比較例１で得られた微小粒子のＸ線回折スペクトルを図１３に、それぞれ示す。
【０１４８】
図８のＸ線回折スペクトルには、複数のピークが確認されたが、そのほとんどのピークがハイドロキシアパタイト（Ｃａ／Ｐ比：１．６７）に帰属するピークであり、良好なハイドロキシアパタイトの結晶が得られていることが確認できた。
【０１４９】
図９〜１２のＸ線回折スペクトルにも、それぞれ、複数のピークが確認された。具体的には、図９のスペクトルには、Ｃａ／Ｐ比が１．０のリン酸カルシウム系化合物に、図１０のスペクトルには、Ｃａ／Ｐ比が１．２のリン酸カルシウム系化合物に、図１１のスペクトルには、Ｃａ／Ｐ比が１．４のリン酸カルシウム系化合物に、図１２のスペクトルには、Ｃａ／Ｐ比が１．５のリン酸三カルシウムに、それぞれ帰属するピークが確認できた。これらは、実施例７、８、９および１０では、それぞれ、Ｃａ／Ｐ比が１．０、１．２、１．４および１．５の結晶質のリン酸カルシウム系化合物が生成されたことを示している。
【０１５０】
一方、図１３のＸ線回折スペクトルには、明確なピークが確認できず、比較例１で得られた微小粒子は非晶質であることが確認された。
【０１５１】
また、図８〜１３のＸ線回折スペクトルに対して、それぞれ定量分析を行い、不純物含有率を評価した。
【０１５２】
なお、定量分析に必要な標準試料として、ハイドロキシアパタイト、酸化カルシウムおよびリン酸三カルシウムの各高純度試料を用いた。
定量分析から得られた不純物含有率の評価結果を表１に示す。
【０１５３】
【表１】
2007070211.tif 000002
【０１５４】
表１からも明らかなように、各実施例で得られた微小粒子は、いずれも平均粒径が１００ｎｍ以下の極めて微小な粒子であった。
【０１５５】
一方、比較例１で得られた微小粒子は、その平均粒径が１００ｎｍ以下であったものの、比較例２で得られた微小粒子は、その平均粒径は２００ｎｍ以上あることが確認できた。
【０１５６】
また、各実施例で得られた微小粒子では、いずれも円形度係数Ｃが０．８５以上であり、投影像が真円により近い、すなわち微小粒子の形状が真球により近いものであることが確認された。
【０１５７】
一方、各比較例で得られた微小粒子は、いずれも円形度係数Ｃが０．８未満であり、真球には程遠い形状であった。
【０１５８】
また、図８〜１２のＸ線回折スペクトルの解析の結果、実施例１および実施例７〜１０で得られた微小粒子は、不純物含有率が非常に低く、高純度のハイドロキシアパタイトで構成されていることが明らかとなった。
【０１５９】
一方、図１３のＸ線回折スペクトルは、明確なピークがないため、定量分析を行うことができなかった。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】熱プラズマ（微粒子製造）装置の模式図（縦断面図）である。
【図２】実施例１のスラリー中の反応物のＸ線回折スペクトルである。
【図３】比較例１のスラリー中のハイドロキシアパタイト粒子のＸ線回折スペクトルである。
【図４】実施例１で得られた微小粒子の透過型電子顕微鏡による観察像である。
【図５】比較例１で得られた微小粒子の透過型電子顕微鏡による観察像である。
【図６】実施例１で得られた微小粒子の赤外吸収スペクトルである。
【図７】比較例１で得られた微小粒子の赤外吸収スペクトルである。
【図８】実施例１で得られた微小粒子のＸ線回折スペクトルである。
【図９】実施例７で得られた微小粒子のＸ線回折スペクトルである。
【図１０】実施例８で得られた微小粒子のＸ線回折スペクトルである。
【図１１】実施例９で得られた微小粒子のＸ線回折スペクトルである。
【図１２】実施例１０で得られた微小粒子のＸ線回折スペクトルである。
【図１３】比較例１で得られた微小粒子のＸ線回折スペクトルである。
【符号の説明】
【０１６１】
１            熱プラズマ（微粒子製造）装置
２            プラズマトーチ
２ａ          石英管
２ｂ          高周波発振用コイル
２ｃ          プラズマガス導入口
２ｄ          導入管
３            原料供給装置
３ａ          スラリー
３ｂ          容器
３ｃ          攪拌機
３ｄ          ポンプ
３ｅ          噴霧ガス供給源
４            チャンバー
５            回収部
５ａ          回収室
５ｂ          フィルター
５ｃ          管
６            プラズマガス供給源
７            プラズマ炎
８            リン酸カルシウム系化合物球状微粒子
９            管
１０          冷却手段
１１          冷却ガス
【図１】
2007070211.tif 000003
【図２】
2007070211.tif 000004
【図３】
2007070211.tif 000005
【図４】
2007070211.tif 000006
【図５】
2007070211.tif 000007
【図６】
2007070211.tif 000008
【図７】
2007070211.tif 000009
【図８】
2007070211.tif 000010
【図９】
2007070211.tif 000011
【図１０】
2007070211.tif 000012
【図１１】
2007070211.tif 000013
【図１２】
2007070211.tif 000014
【図１３】
2007070211.tif 000015