JP2002291863A - 生体用リン酸カルシウム骨充填セメント練和物及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生体用補綴物として有用な高粘度の生体用リ
ン酸カルシウム骨充填セメント練和物の提供、及び高い
粉液比での練和が安価、簡便にでき、かつ雑菌や不純物
の混入する恐れの少ない生体用セメント練和物の製造方
法の提供。 【解決手段】 リン酸カルシウム粉体と硬化用液体とを
混合した被練和物を入れた容器に公転回転と自転回転と
を同時に加えることにより、粉体と液体を練和すること
を特徴とする生体用セメント練和物の製造方法；比表面
積が０．３〜２．０ｍ²／ｇ、あるいは２．０〜４．０
ｍ²／ｇであるリン酸カルシウム粉体と、硬化用液体と
を、粉体と液体の重量混合比（Ｐ／Ｌ）＝３．０〜５．
０、あるいは１．５〜３．５で混合し、上記方法で処理
して得られたことを特徴とする生体用セメント練和物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、口腔外科を含む医
科用に用いる生体用セメント練和物及びその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より生体用セメントとして利用可能
なリン酸カルシウムセメントは知られている（特開昭６
４−３７４４５号公報、特開平４−３２８１８５号公報
等）。これらは中性付近のｐＨで硬化するため生体刺激
がなく、骨の欠損部の補填や、骨折部の固定・修復など
に使用できる。しかし、生体用として安全に使用するた
めには使用部位によっては高強度が要求される場合があ
り、また、これらは通常３７℃では１０分程度で硬化す
るが、使用目的によっては更に短時間で硬化することが
要求される場合があって、用途が限定されていた。ま
た、通常の粉体と液体の練和は乳鉢と乳棒を用いて行う
ため、作業が煩雑で雑菌や不純物が混入する恐れがあっ
た。

【０００３】なお、一般にセメント充填物の強度を高め
るためには、練和時の粉体と液体の混合比Ｐ／Ｌ（粉体
／液体重量混合比、以下、Ｐ／Ｌ又は粉液比と記す）を
高くすれば良いが、高い粉液比で練和しようとすると、
練和物の流動性が低下するため、均一な練和物を得るこ
とが難しい。このため、粉体粒子を球状にして流動性を
増し、練和時の粉液比を高める試みがなされている（例
えば、特開平１−１７６２５２号公報、特開平５−３１
９８９１号公報等）。

【０００４】しかし、粉体を球状にするためには、例え
ば「ナラ・ハイブリダイザ」（（株）奈良機械製作所）
等の高速気流中衝撃装置に粉体を導入して、衝撃室中で
機械的に衝撃を加える方法、あるいは、例えばアルゴン
・水素混合ガス雰囲気下で、高周波プラズマ等で発生し
たプラズマアーク内に粉体を導入し、粉体の表面の一部
を溶融状態とし、次いでプラズマアーク中から飛散する
前記粉末の一部を冷却固定して球状化する方法等を用い
ねばならず、これらの方法は極めて煩雑でコストのかか
る方法であって現実的ではなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、硬化時間が短く、補填後極めて高い強度になるた
め、生体用補綴物として有用な、高粘度の生体用リン酸
カルシウム骨充填セメント練和物（以下、生体用セメン
ト練和物という）を提供することである。また、別の目
的は、高い粉液比の粉と液の練和が安価、簡便にでき、
かつ雑菌や不純物の混入する恐れの少ない高粘度生体用
セメント練和物の製造方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、リン酸カルシウム粉体と硬化用液体とを
混合した被練和物を入れた容器に公転回転と自転回転と
を同時に加えることにより、粉体と液体を練和すること
を特徴とする生体用セメント練和物の製造方法を提供す
る。また本発明は、リン酸カルシウム粉体と硬化用液体
とを混合した被練和物を入れた容器に、該容器を２０〜
５０度傾斜させた状態で公転回転と自転回転とを同時に
加えることにより、粉体と液体を練和することを特徴と
する生体用セメント練和物の製造方法を提供する。さら
に本発明は、リン酸カルシウム粉体と硬化用液体とを混
合した被練和物を入れた容器に、該容器を２０〜５０度
傾斜させた状態で１５００ｒｐｍ以上の公転回転と３０
０ｒｐｍ以上の自転回転とを同時に加えることにより、
粉体と液体を練和することを特徴とする生体用セメント
練和物の製造方法を提供する。本発明の製造方法におい
て、リン酸カルシウム粉体は、α型第３リン酸カルシウ
ムまたは第４リン酸カルシウムからなる粉体、あるいは
α型第３リン酸カルシウムと第４リン酸カルシウムの少
なくとも一方を必須成分として含み、第２リン酸カルシ
ウムと第１リン酸カルシウムを任意成分として含む粉体
組成物であることが好ましい。また本発明の製造方法に
おいて、硬化用液体は、コハク酸塩、コンドロイチン硫
酸塩及び亜硫酸水素塩からなる群から選択される少なく
とも１種を含む水溶液として良い。また本発明の製造方
法において、前記容器は、外容器と該外容器内に収容さ
れる内容器とからなる二重容器であること、さらに外容
器と内容器に、外容器内に収容した内容器の相対位置を
変化させないロック機構が設けられていることが好まし
い。さらにまた、内容器を、練和物吐出用の第１の開口
と、該内容器内の練和物を第１の開口から押し出す押し
出し部材が挿入される第２の開口とを有する容器本体
と、該容器本体の第１，第２の開口を脱着自在に密封す
るカバー部材とを含む構成として良い。これらの二重容
器を用いた製造方法において、外容器と内容器とその内
部の被練和物とを滅菌した状態で練和を行うことが好ま
しい。

【０００７】また本発明は、比表面積が０．３〜２．０
ｍ²／ｇであるリン酸カルシウム粉体と、硬化用液体と
を、粉体と液体の重量混合比（Ｐ／Ｌ）＝３．０〜５．
０で混合し、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の
方法で処理して得られたことを特徴とする生体用セメン
ト練和物を提供する。さらに本発明は、比表面積が２．
０〜４．０ｍ²／ｇであるリン酸カルシウム粉体と、硬
化用液体とを、粉体と液体の重量混合比（Ｐ／Ｌ）＝
１．５〜３．５で混合し、請求項１ないし９のいずれか
１項に記載の方法で処理して得られたことを特徴とする
生体用セメント練和物を提供する。本発明の生体用セメ
ント練和物において、稠度が１８〜２２ｍｍであること
が好ましい。また本発明の生体用セメント練和物におい
て、気泡量が練和物体積の１０％以下であることが好ま
しい。さらに本発明は、本発明の生体用セメント練和物
を固体化させて得られ、６０ＭＰａ以上の強度を有する
ことを特徴とする生体用リン酸カルシウム骨充填セメン
ト硬化体を提供する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明で使用されるリン酸カルシ
ウム粉体としては、α型第３リン酸カルシウムまたは第
４リン酸カルシウムからなる粉体、あるいはα型第３リ
ン酸カルシウムと第４リン酸カルシウムの少なくとも一
方を必須成分として含み、第２リン酸カルシウムと第１
リン酸カルシウムを任意成分として含む粉体組成物が好
適に使用される。必須成分であるα型第３リン酸カルシ
ウムと第４リン酸カルシウムは、水硬性があり、これら
の少なくとも一方を含む粉体組成物に硬化用液体を加え
て練和した生体用セメント練和物を硬化させる働きを持
つ。任意成分の第２リン酸カルシウムと第１リン酸カル
シウムは、生体用セメント練和物の硬化促進、早期強度
の向上、生体適合性の改善などの働きを持つ。本発明で
使用されるリン酸カルシウム粉体組成物は、例えば、必
須成分であるα型第３リン酸カルシウムと第４リン酸カ
ルシウムの少なくとも一方を１００〜５０重量％、好ま
しくは９５〜６０重量％、最も好ましくは９０〜７０重
量％を含み、任意成分の第２リン酸カルシウムを０〜５
０重量％、好ましくは５〜２０重量％、第１リン酸カル
シウムを０〜５０重量％、好ましくは３〜１５重量％を
含む。さらに任意成分として第２リン酸カルシウムと第
３リン酸カルシウムの水和物を２〜１０重量％、好まし
くは３〜７重量％を含むものを用いても良い。これらの
中から、生体適合性や使用目的等を考慮してリン酸カル
シウム粉体組成物の組成（組み合わせ）、焼成温度、平
均粒径等を適宜選択して使用することができるが、それ
らの内容に応じて比表面積はある程度の範囲に決定され
る。本発明では、特に比表面積が０．３〜２．０ｍ²／
ｇ、あるいは２．０〜４．０ｍ²／ｇであるリン酸カル
シウム粉体組成物が好適に使用される。

【０００９】比表面積は、リン酸カルシウム粉体組成物
の粒度、反応性、流動性等と関連性の高い重要なパラメ
ータであり、比表面積が０．３ｍ²／ｇ未満であると、
反応性が乏しいため硬化時間が延長し、生体用セメント
として好ましくない。一方、比表面積が４．０ｍ²／ｇ
を越えると、一般的に粒度が小さく反応性も高くなり、
その結果練和ペーストの流動性が低下するので、粉体と
液体の重量混合比Ｐ／Ｌを１．５〜５．０の範囲にまで
高くすることができない。

【００１０】本発明で使用される硬化用液体は、水、あ
るいはリン酸カルシウム粉体組成物と混合、練和する際
の練和容易性、練和物の安定性、ｐＨ調整、硬化速度な
どを改善する目的で水溶性の無機塩類及び／又は有機塩
類を含む水溶液、あるいはそれ以外の成分、例えば保存
料、殺菌剤などの医薬上許容される添加物を含む水溶液
などを使用することができる。水溶性の無機塩類及び／
又は有機塩類としては、例えば、コハク酸二ナトリウム
６水和物のようなコハク酸塩、コンドロイチン硫酸ナト
リウムのようなコンドロイチン硫酸塩及び亜硫酸水素ナ
トリウムのような亜硫酸水素塩を挙げることができる。
これらの塩類を配合する場合、配合量は、コハク酸二ナ
トリウム６水和物が０〜３０重量％、好ましくは５〜２
５重量％、コンドロイチン硫酸ナトリウムが０〜１０重
量％、好ましくは３〜７重量％、亜硫酸水素ナトリウム
が０〜１重量％、好ましくは０．２〜０．５重量％とす
ることが好ましい。硬化用液体は、バイアル等の密封可
能で適当な容量の容器に充填し、高圧蒸気滅菌、放射線
滅菌などの方法を用いて滅菌処理するか、あるいは、滅
菌ろ過器を用いて液体をろ過除菌し、滅菌済み容器内に
無菌充填し、密封する方法などによって無菌状態で製造
することが望ましい。

【００１１】このような粉体と液体の練和は、乳鉢と乳
棒を使用して行うことが通常であるが、かかる手作業で
比表面積が２．０〜４．０ｍ²／ｇの粉体と液体を練和
する場合、均一に練和できる粉体と液体の混合割合はＰ
／Ｌで高々２．０程度である。また、乳鉢と乳棒による
練和は、当然のことであるが開放系であるため、雑菌や
不純物が混入する可能性が高い。

【００１２】本発明者らは鋭意研究の結果、粉体と液体
を滅菌済みの容器に充填した後、容器ごと公転回転を加
えながら、同時に容器を自転させることにより、全く用
手的な作業を伴わずに、その回転の遠心力のみで粉体と
液体が容易に練和できることを見出した。しかも、練和
に要する時間はわずか５〜４０秒程度でありながら、均
一な生体用セメント練和物を無菌的に得ることができ
た。

【００１３】更に、粉液比が高いことに加え、回転によ
り発生する練和物と容器壁面との摩擦熱も手伝って、硬
化時間が非常に短縮されること、また、回転中に練和物
内部の気泡が抜ける効果により練和物の流動性が極めて
向上することを見出した。

【００１４】かかる公転回転と自転回転を与える方法と
しては、例えば「スピンクル」（商品名：モリタ東京製
作所製）や「あわとり練太郎」（商品名：シンキー社
製）を使用して行うことができる。すなわち、夫々の製
品に付属する練和容器をエチレンオキサイドガス等で滅
菌した後、容器内にリン酸カルシウム粉体組成物と硬化
用液体を粉液比１．５〜３．５、あるいは３．０〜５．
０になるように充填し、５〜４０秒程度練和すれば、容
易に目的とする均一なペースト状又は粘土状の高粘度生
体用セメント練和物を得ることが可能である。これらの
装置での自転、公転運動による練和、気泡除去について
は特開平１１−３０９３５８号、特開２０００−２７１
４６５号に記載されているが、この中には歯科用の印象
材料、パウダーの混練に使用されること、その際スラリ
ー中の気泡が公転速度１０００ｒｐｍ、自転速度５００
ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍの条件での脱気泡性が記載され
てはいるが、これによる硬化時間の短縮及び強度増大の
事例は報告されていない。また併せて、対象物が生体用
リン酸カルシウム骨充填用セメントであること、二重容
器を用いて無菌状態で練和を行うこと、高い粉液比で練
和を行うことなどに関しては記載されていない。

【００１５】生体用セメント練和物を無菌的に提供する
という観点から、練和用容器としては、外容器と該外容
器内に収容される内容器とからなる二重容器が望まし
い。すなわち、粉体と液体（これらが予め滅菌済みであ
ることは言うまでもない）をまず滅菌済みの内容器に充
填する。その後、蓋を閉めて内部が汚染されないように
した後、内容器全体を滅菌済みの外容器にセットし、外
容器の蓋を閉める。その後、外容器を上記の「スピンク
ル」や「あわとり練太郎」にセットし、公転回転と自転
回転を加えて粉体と液体を練和する。装置全体を滅菌す
ることはできないので、この際、外容器の外装は無菌状
態ではない。しかし、練和終了後、外容器ごと装置から
取り外し、外容器の蓋を開け、内容器を無菌的に取り出
せば、内容器は内部も外装面も無菌状態が保たれたまま
である。従って、手術に際して術者自身がその中に内包
された練和物を取り出す際にも、無菌状態を保ったまま
容易に取り出せる。なお、外容器と内容器のいずれか
に、外容器内に収容した内容器の回転を防止するロック
機構を設ける必要がある。

【００１６】図１は、本発明方法を実施するのに好適な
二重容器の一例を示すものである。この二重容器１は、
外容器本体２ａとその上部開口を脱着可能に覆う外蓋２
ｂとからなる外容器２と、該外容器２内に収容可能な内
容器本体３ａとその上部開口を脱着可能に覆うツマミ４
付きの内蓋３ｂとからなる内容器３とから構成されてい
る。内容器３は、内蓋３ｂを取り付けた状態で外容器本
体２ａ内に収容され、外蓋２ｂを取り付けた状態で、内
容器３のツマミ４の上端が外蓋２ｂ内面に近接するか又
は接触するようになっている。外容器本体２ａの内方側
底面には、十文字の凹部が設けられ、一方、内容器本体
３ａの外方側底面には、その十文字の凹部に嵌入される
十文字の突起５（ロック機構）が設けられ、外容器２内
に内容器３を収容し、突起５を凹部に嵌入することによ
って、外容器２内で内容器３が回転することなく保持で
きるようになっている。この二重容器１は、滅菌処理し
た内容器本体３ａに、滅菌済みのリン酸カルシウム粉体
と硬化用液体とを所定の粉液比となるように入れ、内蓋
３ｂを閉じ、その内容器３をやはり滅菌処理した外容器
２内に収容し、突起５を凹部に嵌入した後、外蓋２ｂを
閉め、その外容器２を前述した練和装置に装着し、公転
回転と自転回転とを同時に加えて練和する。練和終了
後、内容器３を取り出し、内蓋３ｂを開けて内部の生体
用セメント練和物を使用することにより、無菌的に該生
体用セメント練和物を使用することができる。

【００１７】図２は、本発明方法を実施するのに好適な
二重容器の他の例を示すものである。この二重容器１１
は、外容器本体１２ａとその上部開口を脱着可能に覆う
外蓋１２ｂとからなる外容器１２と、練和物吐出用の第
１の開口と該内容器内の練和物を第１の開口から押し出
すための押し出し部材が挿入される第２の開口とを有す
る略円筒状の内容器本体１３ａと、内容器本体１３ａの
第１，第２の開口を脱着自在に密封する２つのカバー部
材１３ｂとからなる内容器１３とから構成されている。
外容器本体１２ａの内方側底面中央部には、十文字の凹
部が設けられ、一方、内容器１３の下方のカバー部材１
３ｂには、その十文字の凹部に嵌入される十文字の突起
１４（ロック機構）が設けられ、外容器１２内に内容器
１３を収容し、突起１４を凹部に嵌入することによっ
て、外容器１２内で内容器１３が回転することなく保持
できるようになっている。内容器本体１３ａの中央に
は、内容器１３を注入器として使用する場合のホルダー
となるフランジ１５が形成されている。この二重容器１
１は、滅菌処理し、上方側のカバー部材１３ｂを開けて
内容器本体１３ａに滅菌済みのリン酸カルシウム粉体と
硬化用液体とを所定の粉液比となるように入れ、上方側
のカバー部材１３ｂを閉じ、その内容器３をやはり滅菌
処理した外容器１２内に収容し、下方のカバー部材１３
ｂに設けられた突起１４を外容器本体１２ａに形成した
凹部に嵌入した後、外蓋１２ｂを閉め、その外容器１２
を前述した練和装置に装着し、公転回転と自転回転とを
同時に加えて練和処理する。練和終了後、外容器１２か
ら内容器１３を取り出し、一方のカバー部材１３ｂを外
し、注射針が一体に取り付けられた注入用具、あるいは
市販の注射針を装着可能なコネクタを取付け、それに注
射針を取り付るとともに、他方のカバー部材１３ｂを取
り外し、注射器用のピストン部材（押出部材）を挿入
し、セメント練和物注入器として使用することができ
る。

【００１８】前述した粉体と液体を滅菌済みの容器に充
填した後、容器に公転回転と自転回転を同時に加え、粉
体と液体とからなる被練和物を練和することにより、そ
の公転によって容器内の被練和物に遠心力が働き、その
遠心力で被練和物が容器の内壁に押圧され、その押圧力
で被練和物中の気泡が外部に放出（脱泡）されるととも
に、容器の自転により容器内の被練和物が撹拌され、強
力且つ効率的な練和が可能となり、粉液比が高い高粘度
の生体用セメント練和物を製造することができる。

【００１９】容器に公転回転と自転回転を同時に加え、
粉体と液体とからなる被練和物を練和する際に、容器を
２０〜５０度に傾斜させた状態で練和を行うことが望ま
しい。容器を傾斜させることにより、遠心力による押圧
力の一部が被練和物に作用し、容器の自転により生じる
作用力と一緒になって被練和物の撹拌、脱泡が促進され
る。傾斜角度が２０度より小さいと、被練和物の撹拌、
脱泡の促進効果が十分に得られなくなる。一方、傾斜角
度が５０度より大きいと、被練和物の撹拌、脱泡の促進
効果が十分得られなくなるとともに、内容物がこぼれ易
くなるので好ましくない。

【００２０】粉体と液体とからなる被練和物を練和する
際に、容器に加える回転は、公転回転数が１５００ｒｐ
ｍ以上であり、自転回転数が３００ｒｐｍ以上とするこ
とが好ましい。公転回転数及び自転回転数がそれぞれ前
記値より低いと、被練和物の撹拌及び脱泡作用が十分で
なくなり、均一な練和物が得られなかったり、均一な練
和物を得るために必要な練和時間が長くなる不具合があ
る。

【００２１】本発明の生体用セメント練和物は、比表面
積が２．０〜４．０ｍ²／ｇの粉体を用いる場合には、
粉体と液体の混合割合が重量混合比（Ｐ／Ｌ）で１．５
〜３．５の範囲、比表面積が０．３〜２．０ｍ²／ｇの
粉体を用いる場合には、粉体と液体の混合割合が重量混
合比（Ｐ／Ｌ）で３．０〜５．０の範囲で練和されるこ
とを特徴とする。それぞれのＰ／Ｌ範囲の下限値未満で
あれば、本発明の練和方法を用いることなく練和できる
ので、無菌状態を維持できることを除くとそれほどメリ
ットがなく、それぞれのＰ／Ｌ範囲の上限値を超える
と、本発明の練和方法によっても均一な練和物を得るこ
とが難しい。なお、Ｐ／Ｌ＝２．０〜３．０（表面積
２．０〜４．０ｍ²／ｇの粉体使用時）、あるいはＰ／
Ｌ＝３．５〜４．５（表面積０．３〜２．０ｍ²／ｇの
粉体使用時）であれば、用手的な練和では達成できない
粉液比であることに加え、得られる生体用セメント練和
物は内径２．０ｍｍの針を通して吐出できる程度の流動
性を有するので、本法のメリットを最大限に享受するこ
とができる。

【００２２】さらに、本発明の生体用セメント練和物
は、稠度が１８〜２２ｍｍであることが好ましい。練和
物の稠度は、下記の方法によって測定する。即ち、比表
面積が２．０〜４．０ｍ²／ｇの粉体の場合はＰ／Ｌ＝
２．０で、比表面積が０．３〜２．０ｍ²／ｇの粉体の
場合はＰ／Ｌ＝３．５で練和したセメントペースト１ｇ
をガラス板上に置き、上から静かに１２０ｇの自重を有
するガラス板を重ねる。その際、広がったセメントペー
ストの最短径と最長径の長さを測定し、その平均値をｍ
ｍ単位で求める。稠度が２２ｍｍより大きいと、高強度
のセメント硬化物を得ることができなくなり、稠度が１
８ｍｍより小さいと、練和が困難となって均一な練和物
を得ることが困難になるとともに、流動性がなくなり、
取り扱いが困難になる。

【００２３】また、本発明の生体用セメント練和物は、
気泡量が練和物体積の１０％以下であることが好まし
い。この気泡率は、一定体積の練和物又は硬化物中に含
まれる気泡の体積％で表される。気泡量が練和物体積の
１０％より大きいと、練和物の強度低下を招き、好まし
くない。本発明方法によって練和した場合、この気泡率
が極めて小さい生体用セメント練和物を得ることができ
る。

【００２４】本発明によって提供される生体用リン酸カ
ルシウム骨充填セメント硬化体は、前述して得られる生
体用セメント練和物を、骨の欠損部の補填や、骨折部の
固定・修復などに補填後、あるいは必要とされる形状、
大きさのキャビティーが形成された型内に注入し、固体
化せしめたものである。このセメント硬化体は、６０Ｍ
Ｐａ以上の極めて高い強度を有することを特徴とする。
以下、実施例によって本発明の効果を明確化するが、以
下の実施例は単なる例示に過ぎず、本発明は実施例に限
定されない。

【００２５】

【実施例】［比表面積が２．０〜４．０ｍ²／ｇの粉体
組成物に関する実施例１，２］ ・合成例１：α型第３リン酸カルシウム 水酸化カルシウム（（株）宇部マテリアルズ製）３モル
を水１０リットルに懸濁させ、これにリン酸（ラサ工業
社製）２モルを水で希釈して４０ｗｔ％水溶液としたも
のを徐々に撹拌滴下し、滴下終了後、室温にて１日放置
し、その後乾燥機（ヤマト科学社製、ＤＶ６１型）にて
１１０℃、２４時間乾燥させた。この凝集塊を１２５０
℃、３時間焼成した（モトヤマ社製、スーパーバーン２
０３５型）。最後に擂潰機（（株）石川工場社製、かく
はん擂潰機たて型２０号）で粉砕し８８μｍのふるいを
通過させて平均粒径４．５μｍのα型第３リン酸カルシ
ウムを得た。

【００２６】・合成例２：第４リン酸カルシウム 水酸化カルシウムを４モル、リン酸を２モル用い、合成
例１と同様に乾燥させ、凝集塊を得た。この凝集塊を９
００℃で３時間仮焼成し、取り出して均一に粉砕した
後、更に１４００℃で３時間焼成した。最後に擂潰機
（（株）石川工場社製、かくはん擂潰機たて型２０号）
で粉砕し８８μｍのふるいを通過させて、平均粒径６．
０μｍの第４リン酸カルシウムを得た。

【００２７】・実施例１ 合成例１で合成したα型第３リン酸カルシウム９５％と
市販の第２リン酸カルシウム（和光純薬工業社製、特
級）５％とを混合して、リン酸カルシウム粉体組成物を
得た。比表面積を湯浅アイオニクス社製モノソーブＭＳ
-１３型にて測定したところ、２．３８ｍ²／ｇであっ
た。一方、硬化用液体として、コハク酸二ナトリウム６
水和物（純正化学社製、特級）を２０ｗｔ％、コンドロ
イチン硫酸ナトリウム（生化学工業社製、注射用グレー
ドＮＤ品）を５ｗｔ％溶解した水溶液を作製した。

【００２８】次に、リン酸カルシウム粉体組成物１０ｇ
に対して、液体を粉液比（Ｐ／Ｌ）１．５，２．０，
２．５，３．０，３．５，４．０の割合になるように混
合し、「あわとり練太郎」（商品名：シンキー社製、仕
様 公転回転２０００ｒｐｍ、自転回転４００ｒｐｍ）
の専用容器に入れ、同機で１５秒練和した。得られた生
体用セメント練和物についての性状試験、吐出試験、硬
化時間の結果を表１に示す。

【００２９】・比較例１ 比較のために、実施例１と同じ粉体と液体を市販の薬用
乳鉢に入れ、乳棒にて用手練和した。均一なペーストを
得るには１分を要した。表１に性状試験、吐出試験、硬
化時間の結果を実施例１と比較して示す。

【００３０】

【表１】 性状試験は完全に均一なペーストまたは粘土状になる場
合は○、完全に均一とは言えないものの、ほぼ均一と認
められる場合は△、均一なものが得られない場合は×と
した。吐出試験は内径２ｍｍ、長さ４０ｍｍの針から吐
出できる場合は○、出来ない場合は×とした。

【００３１】・実施例２ （粉体の準備）合成例２の第４リン酸カルシウム７０．
０ｗｔ％、市販の第２リン酸カルシウム（和光純薬工業
社製）を３０．０ｗｔ％混合してリン酸カルシウム粉体
組成物を得た。比表面積を実施例１と同様にして測定し
たところ、３．４８ｍ²／ｇであった。

【００３２】（滅菌）次に、粉体にγ線を２５ｋＧｙ照
射して滅菌し、実施例１の液体も孔径０．２２μｍの滅
菌用フィルタ（日本ポール社製）を通してろ過滅菌し
た。一方、図１に示す形状の二重容器を用意し、外容器
（特別仕様、栃木精工社製、ポリカーボネート製）を１
２１℃、２０分の条件で高圧蒸気滅菌するとともに、内
容器（特別仕様、栃木精工社製、ポリプロピレン製）を
日東理科工業社製のエチレンオキサイドガス滅菌器（Ｃ
Ｌ−３０−Ｂ型）で滅菌した。

【００３３】（練和）その後、粉体１０ｇと、これに対
して液体をＰ／Ｌ＝２．０，２．５，３．０になるよう
な割合で内容器に充填し、更に内容器を外容器にセット
した。次に、外容器を「スピンクル」（モリタ東京製作
所社製、仕様 公転回転２５００ｒｐｍ、自転回転５０
０ｒｐｍ）にセットし、同機で１０秒練和した。

【００３４】（試験）得られた生体用セメント練和物の
硬化時間と強度試験の結果を表２に示す。また、該練和
物を日本薬局方一般試験法の「無菌試験法」に則り無菌
試験を実施したところ、無菌であることが確認された。

【００３５】・比較例２ 比較のために、実施例２と同じ粉体と液体を、粉液比
２．０の割合で市販の薬用乳鉢に入れ、乳棒にて１分間
用手練和した。表２に硬化時間及び圧縮強度の結果を比
較して示す。

【００３６】

【表２】 （*）比較例２と実施例２の粉液比２．０の圧縮強度の
結果は統計学的に有意差あり（ｔ検定、危険率５％）。

【００３７】圧縮強度及び硬化時間は、ＪＩＳ Ｔ６６
０２「歯科用リン酸亜鉛セメント」に準拠して測定し
た。ただし、圧縮強度については、検体（７ｍｍφ×１
４ｍｍＬ）を表３の疑似体液中に７日間浸漬した後、取
り出して濡れたまま測定した。加重速度は０．５ｍｍ／
分とし、インストロン社製４４５５型試験器を使用し
た。

【００３８】

【表３】

【００３９】表１及び表２に示した結果より、本発明の
製造方法に従って製造した実施例１，２の生体用セメン
ト練和物は、用手法（乳鉢使用）によって製造した比較
例１，２の練和物に比べて、短時間で製造することがで
き、高い粉液比で粉体と液体とを練和することが可能で
あることが判る。さらに、実施例１では、粉液比１．５
〜３．０の範囲で針から吐出可能な生体用セメント練和
物が製造できた。また、表２の結果から、本発明の製造
方法に従って製造した実施例２の生体用セメント練和物
は、用手法による比較例２の練和物に比べ、硬化時に高
い圧縮強度が得られることが判る。さらに、実施例２の
如く、二重容器を用いて無菌的に練和物を製造すること
により、無菌状態の生体用セメント練和物を製造するこ
とができた。

【００４０】前記実施例１，２において、粉液比、練和
条件（公転回転数、自転回転数）を変えて種々の生体用
セメント練和物を製造し、性状試験、吐出試験、硬化時
間及び圧縮強度を測定し、用手法（乳鉢）により製造し
た比較例１，２の練和物と比較した。結果を表４〜表７
にまとめて記す。

【００４１】

【表４】 性状試験は完全に均一なペーストまたは粘土状になる場
合は○、完全に均一とは言えないものの、ほぼ均一と認
められる場合は△、均一なものが得られない場合は×と
した。吐出試験は内径２ｍｍ、長さ４０ｍｍの針から吐
出できる場合は○、出来ない場合は×とした。

【００４２】

【表５】

【００４３】

【表６】 性状試験は完全に均一なペーストまたは粘土状になる場
合は○、完全に均一とは言えないものの、ほぼ均一と認
められる場合は△、均一なものが得られない場合は×と
した。吐出試験は内径２ｍｍ、長さ４０ｍｍの針から吐
出できる場合は○、出来ない場合は×とした。

【００４４】

【表７】

【００４５】［比表面積が０．３〜２．０ｍ²／ｇの粉
体組成物に関する実施例３，４］ ・合成例３：α型第３リン酸カルシウム 水酸化カルシウム（（株）宇部マテリアルズ製）３モル
を水１０リットルに懸濁させ、これにリン酸（ラサ工業
社製）２モルを水で希釈して４０ｗｔ％水溶液としたも
のを徐々に撹拌滴下し、滴下終了後、室温にて１日放置
し、その後乾燥機（ヤマト科学社製、ＤＶ６１型）にて
１１０℃、２４時間乾燥させた。この凝集塊を１４００
℃、３時間焼成した（モトヤマ社製、スーパーバーン２
０３５型）。最後に擂潰機（（株）石川工場社製、かく
はん擂潰機たて型２０号）で粉砕し８８μｍのふるいを
通過させて平均粒径６．５０μｍのα型第３リン酸カル
シウムを得た。

【００４６】・合成例４：第４リン酸カルシウム 水酸化カルシウムを４モル、リン酸を２モル用い、合成
例１と同様に乾燥させ、凝集塊を得た。この凝集塊を９
００℃で３時間仮焼成し、取り出して均一に粉砕した
後、更に１４００℃で３時間焼成した。最後に擂潰機
（（株）石川工場社製、かくはん擂潰機たて型２０号）
で粉砕し８８μｍのふるいを通過させて、平均粒径６．
０μｍの第４リン酸カルシウムを得た。

【００４７】・実施例３ 合成例３で合成したα型第３リン酸カルシウム９５％と
市販の第２リン酸カルシウム（和光純薬工業社製、特
級）５％とを混合して、リン酸カルシウム粉体組成物を
得た。比表面積を湯浅アイオニクス社製モノソーブＭＳ
-１３型にて測定したところ、０．８２ｍ²／ｇであっ
た。一方、硬化用液体として、コハク酸二ナトリウム６
水和物（純正化学社製、特級）を２０ｗｔ％、コンドロ
イチン硫酸ナトリウム（生化学工業社製、注射用グレー
ドＮＤ品）を５ｗｔ％溶解した水溶液を作製した。

【００４８】次に、リン酸カルシウム粉体組成物１０ｇ
に対して、液体を粉液比（Ｐ／Ｌ）３．０，３．５，
４．０，４．５，５．０，５．５の割合になるように混
合し、「あわとり練太郎」（商品名：シンキー社製、仕
様 公転回転２０００ｒｐｍ、自転回転４００ｒｐｍ）
の専用容器に入れ、同機で１５秒練和した。得られた生
体用セメント練和物についての性状試験、吐出試験、硬
化時間の結果を表８に示す。

【００４９】・比較例３ 比較のために、実施例３と同じ粉体と液体を市販の薬用
乳鉢に入れ、乳棒にて用手練和した。均一なペーストを
得るには１分を要した。表８に性状試験、吐出試験、硬
化時間の結果を実施例３と比較して示す。

【００５０】

【表８】 性状試験は完全に均一なペーストまたは粘土状になる場
合は○、完全に均一とは言えないものの、ほぼ均一と認
められる場合は△、均一なものが得られない場合は×と
した。吐出試験は内径２ｍｍ、長さ４０ｍｍの針から吐
出できる場合は○、出来ない場合は×とした。

【００５１】・実施例４ （粉体の準備）合成例１のα型第３リン酸カルシウム７
５．０ｗｔ％、合成例２の第４リン酸カルシウム２０．
０ｗｔ％、市販の第２リン酸カルシウム（和光純薬工業
社製）を５．０ｗｔ％混合してリン酸カルシウム粉体組
成物を得た。比表面積を実施例１と同様にして測定した
ところ、１．２７ｍ²／ｇであった。

【００５２】（滅菌）次に、粉体にγ線を２５ｋＧｙ照
射して滅菌し、実施例３の液体も孔径０．２２μｍの滅
菌用フィルタ（日本ポール社製）を通してろ過滅菌し
た。一方、図１に示す形状の二重容器を用意し、外容器
（特別仕様、栃木精工社製、ポリカーボネート製）を１
２１℃、２０分の条件で高圧蒸気滅菌するとともに、内
容器（特別仕様、栃木精工社製、ポリプロピレン製）を
日東理科工業社製のエチレンオキサイドガス滅菌器（Ｃ
Ｌ−３０−Ｂ型）で滅菌した。

【００５３】（練和）その後、粉体１０ｇと、これに対
して液体をＰ／Ｌ（重量比）＝３．０，３．５，４．０
になるような割合で内容器に充填し、更に内容器を外容
器にセットした。次に、外容器を「スピンクル」（モリ
タ東京製作所社製、仕様 公転回転２５００ｒｐｍ、自
転回転５００ｒｐｍ）にセットし、同機で１０秒練和し
た。

【００５４】（試験）得られた生体用セメント練和物の
硬化時間と強度試験の結果を表９に示す。また、該生体
用セメント練和物を日本薬局方一般試験法の「無菌試験
法」に則り無菌試験を実施したところ、無菌であること
が確認された。

【００５５】・比較例４ 比較のために、実施例４と同じ粉体と液体を、粉液比
２．０の割合で市販の薬用乳鉢に入れ、乳棒にて１分間
用手練和した。表９に硬化時間及び圧縮強度の結果を比
較して示す。

【００５６】

【表９】

【００５７】表８及び表９に示した結果より、本発明の
製造方法に従って製造した実施例３，４の生体用セメン
ト練和物は、用手法（乳鉢使用）によって製造した比較
例３，４の練和物に比べて、短時間で製造することがで
き、高い粉液比で粉体組成物と液体とを練和することが
可能であることが判る。さらに、実施例３では、粉液比
３．０〜４．５の範囲で針から吐出可能な生体用セメン
ト練和物が製造できた。また、表９の結果から、本発明
の製造方法に従って製造した実施例４の生体用セメント
練和物は、用手法による比較例４の練和物に比べ、硬化
時に高い圧縮強度が得られることが判る。さらに、実施
例４の如く、二重容器を用いて無菌的に練和物を製造す
ることにより、無菌状態の生体用セメント練和物を製造
することができた。

【００５８】前記実施例３，４において、粉液比、練和
条件（公転回転数、自転回転数）を変えて種々の生体用
セメント練和物を製造し、性状試験、吐出試験、硬化時
間及び圧縮強度を測定し、用手法（乳鉢）により製造し
た比較例３，４の練和物と比較した。結果を表１０〜表
１３にまとめて記す。

【００５９】

【表１０】 性状試験は完全に均一なペーストまたは粘土状になる場
合は○、完全に均一とは言えないものの、ほぼ均一と認
められる場合は△、均一なものが得られない場合は×と
した。吐出試験は内径２ｍｍ、長さ４０ｍｍの針から吐
出できる場合は○、出来ない場合は×とした。

【００６０】

【表１１】

【００６１】

【表１２】 性状試験は完全に均一なペーストまたは粘土状になる場
合は○、完全に均一とは言えないものの、ほぼ均一と認
められる場合は△、均一なものが得られない場合は×と
した。吐出試験は内径２ｍｍ、長さ４０ｍｍの針から吐
出できる場合は○、出来ない場合は×とした。

【００６２】

【表１３】

【００６３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、リ
ン酸カルシウム粉体と硬化用液体とを容器に入れ、容器
に公転回転と自転回転を同時に加えて練和することによ
って、従来の用手的な練和方法では均一な練和が困難で
あった高い粉液比で粉体と液体を均一に練和することが
でき、高い粉液比の均一な高粘度セメント練和物を安
価、簡便かつ短時間で製造することができる。また、本
発明によれば、雑菌や不純物を混入させることなしに生
体用セメント練和物を製造できるので、無菌状態の練和
物を簡単、確実に提供することができる。また、本発明
によれば、同じ粉液比で練和物を製造した場合でも、従
来の用手的な練和方法で製造した練和物よりも硬化時の
強度が高く、硬化時間の短い練和物を製造することがで
きる。さらに本発明によれば、従来法では製造困難であ
った生体用補綴物として有用な高粘度の生体用セメント
練和物を製造することができ、生体用セメントの利用範
囲を広げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の製造方法において好適に使用される
練和用二重容器の一例を示す正面断面図である。

【図２】 本発明の製造方法において好適に使用される
練和用二重容器の他の例を示す正面断面図である。

【符号の説明】

１ 二重容器 ２ 外容器 ３ 内容器 ５ 突起（ロック機構） １１ 二重容器 １２ 外容器 １３ 内容器 １３ａ 内容器本体 １３ｂ カバー部材 １４ 突起（ロック機構）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０４Ｂ 24:38 Ｃ０４Ｂ 22:14 Ｚ 22:14） (72)発明者 浅岡 伸之 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地 三 菱マテリアル株式会社医用材料センター内 Ｆターム(参考） 4C081 AB02 AB06 AC04 BB08 CD072 CE08 CF021 DA13 EA02 4C089 AA06 BA16 BA18 BC05 BE14 4G012 MB11 PB10 PB16 PB39 PC01 PC04 PE01

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リン酸カルシウム粉体と硬化用液体とを
   混合した被練和物を入れた容器に公転回転と自転回転と
   を同時に加えることにより、粉体と液体を練和すること
   を特徴とする生体用リン酸カルシウム骨充填セメント練
   和物の製造方法。
2. 【請求項２】 リン酸カルシウム粉体と硬化用液体とを
   混合した被練和物を入れた容器に、該容器を２０〜５０
   度傾斜させた状態で公転回転と自転回転とを同時に加え
   ることにより、粉体と液体を練和することを特徴とする
   生体用リン酸カルシウム骨充填セメント練和物の製造方
   法。
3. 【請求項３】 リン酸カルシウム粉体と硬化用液体とを
   混合した被練和物を入れた容器に、該容器を２０〜５０
   度傾斜させた状態で１５００ｒｐｍ以上の公転回転と３
   ００ｒｐｍ以上の自転回転とを同時に加えることによ
   り、粉体と液体を練和することを特徴とする生体用リン
   酸カルシウム骨充填セメント練和物の製造方法。
4. 【請求項４】 前記リン酸カルシウム粉体が、α型第３
   リン酸カルシウムまたは第４リン酸カルシウムからなる
   粉体、あるいはα型第３リン酸カルシウムと第４リン酸
   カルシウムの少なくとも一方を必須成分として含み、第
   ２リン酸カルシウムと第１リン酸カルシウムを任意成分
   として含む粉体組成物であることを特徴とする請求項１
   ないし３のいずれか１項に記載の生体用リン酸カルシウ
   ム骨充填セメント練和物の製造方法。
5. 【請求項５】 前記硬化用液体が、コハク酸塩、コンド
   ロイチン硫酸塩及び亜硫酸水素塩からなる群から選択さ
   れる少なくとも１種を含む水溶液であることを特徴とす
   る請求項１ないし４のいずれか１項に記載の生体用リン
   酸カルシウム骨充填セメント練和物の製造方法。
6. 【請求項６】 前記容器が、外容器と該外容器内に収容
   される内容器とからなる二重容器であることを特徴とす
   る請求項１ないし５のいずれか１項に記載の生体用リン
   酸カルシウム骨充填セメント練和物の製造方法。
7. 【請求項７】 前記外容器と内容器に、外容器内に収容
   した内容器の相対位置を変化させないロック機構が設け
   られていることを特徴とする請求項６項に記載の生体用
   リン酸カルシウム骨充填セメント練和物の製造方法。
8. 【請求項８】 前記内容器が、練和物吐出用の第１の開
   口と、該内容器内の練和物を第１の開口から押し出す押
   出部材が挿入される第２の開口とを有する容器本体と、
   該容器本体の第１，第２の開口を脱着自在に密封するカ
   バー部材とを含むことを特徴とする請求項７に記載の生
   体用リン酸カルシウム骨充填セメント練和物の製造方
   法。
9. 【請求項９】 外容器と内容器とその内部の被練和物と
   を滅菌した状態で練和を行うことを特徴とする請求項６
   ないし８のいずれか１項に記載の生体用リン酸カルシウ
   ム骨充填セメント練和物の製造方法。
10. 【請求項１０】 比表面積が０．３〜２．０ｍ²／ｇで
    あるリン酸カルシウム粉体と硬化用液体を、粉体と液体
    の重量混合比（Ｐ／Ｌ）＝３．０〜５．０で混合し、請
    求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法で処理して
    得られたことを特徴とする生体用リン酸カルシウム骨充
    填セメント練和物。
11. 【請求項１１】 比表面積が２．０〜４．０ｍ²／ｇで
    あるリン酸カルシウム粉体と硬化用液体を、粉体と液体
    の重量混合比（Ｐ／Ｌ）＝１．５〜３．５で混合し、請
    求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法で処理して
    得られたことを特徴とする生体用リン酸カルシウム骨充
    填セメント練和物。
12. 【請求項１２】 稠度が１８〜２２ｍｍであることを特
    徴とする請求項１０または１１に記載の生体用リン酸カ
    ルシウム骨充填セメント練和物。
13. 【請求項１３】 気泡量が練和物体積の１０％以下であ
    ることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか１
    項に記載の生体用リン酸カルシウム骨充填セメント練和
    物。
14. 【請求項１４】 請求項１０ないし１３のいずれか１項
    に記載の生体用リン酸カルシウム骨充填セメント練和物
    を固体化させて得られ、６０ＭＰａ以上の強度を有する
    ことを特徴とする生体用リン酸カルシウム骨充填セメン
    ト硬化体。