JP2002291864A - 生体用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マグネシウム含
有化合物を含む粉体組成物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２．０〜４．０ｍ²／ｇであ
るリン酸カルシウム粉体とマグネシウム含有化合物を含
む粉体組成物と、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、高粘度のリン酸カルシ
ウム粉体とマグネシウム含有化合物とを含む生体用骨充
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マグネシウム含
有化合物を含む粉体組成物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マグネシウム含有化合
物を含む粉体組成物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
ルシウム粉体とマグネシウム含有化合物を含む粉体組成
物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３００ｒｐｍ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リン酸カルシウムと第４リン酸カルシウムのいず
れか一方からなる粉体、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であることが好まし
い。またマグネシウム含有化合物は、リン酸マグネシウ
ムと硫酸マグネシウムの少なくとも一方とすることがで
きる。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ための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マグネシウム含
有化合物とを含む粉体組成物と硬化用液体を、粉体組成
物と液体の重量混合比（Ｐ／Ｌ）＝３．０〜５．０で混
合し、本発明の製造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
ルシウム粉体とマグネシウム含有化合物とを含む粉体組
成物と硬化用液体を、粉体組成物と液体の重量混合比
（Ｐ／Ｌ）＝１．５〜３．５で混合し、本発明の製造方
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組成物粉末
中、必須に配合されるリン酸カルシウム粉体としては、
α型第３リン酸カルシウムと第４リン酸カルシウムのい
ずれか一方からなる粉体、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。

【０００９】本発明で使用される組成物粉末中、必須に
配合されるマグネシウム含有化合物は、マグネシウムの
リン酸塩、硫酸塩、炭酸塩、有機酸塩などのマグネシウ
ム塩、カルシウムとの復塩、水酸化マグネシウム、酸化
マグネシウムなどの化合物からなる群から選択される少
なくとも１種とすることができ、特に好ましくはリン酸
マグネシウムと硫酸マグネシウムの少なくとも一方を使
用することができる。このマグネシウム含有化合物は、
リン酸カルシウム粉体の保存性を改善するために配合さ
れる。リン酸カルシウム粉体単独では、粉体を室温で長
期間放置しておくと粉体の水硬性が劣化し、硬化用液体
と練和して得た練和物の硬化時間が長くなったり、硬化
物の強度が減少してしまう。これを防ぐため、リン酸カ
ルシウム粉体は−１０℃程度に冷蔵保存される。リン酸
カルシウム粉体にリン酸マグネシウムのようなマグネシ
ウム含有化合物を添加することにより、粉体組成物を冷
蔵保存することなく、室温保存した場合でも、高強度の
硬化物が得られるようになる。すなわち、リン酸カルシ
ウム粉体とマグネシウム含有化合物を含む粉体組成物
は、室温保存が可能なものとなる。さらにマグネシウム
含有化合物の添加により、より高い強度を有する生体用
セメント硬化物が得られる効果がある。

【００１０】本発明で使用される粉体組成物としては、
例えば、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９９．９７〜５０重量％、好ま
しくは９５〜６０重量％、最も好ましくは９０〜７０重
量％、第２リン酸カルシウムを０〜４９．９７重量％、
好ましくは５〜２０重量％、第１リン酸カルシウムを０
〜４９．９７重量％、好ましくは３〜１５重量％、リン
酸マグネシウムと硫酸マグネシウムの少なくとも一方を
０．０３〜０．５重量％を混合したものなどが挙げられ
る。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
ウム粉体とマグネシウム含有化合物からなる組成物粉末
の組成比、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、特
にリン酸カルシウム粉体の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のリン酸カ
ルシウム粉体が好適に使用される。

【００１１】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。

【００１２】マグネシウム含有化合物をリン酸カルシウ
ム粉体と混合し、組成物粉末とする場合、所定量のリン
酸カルシウム粉体とマグネシウム含有化合物の粉末とを
混合し、乾式混合、湿式混合、粉砕混合などの適宜な混
合法で均一に混合して組成物粉末とする。あるいは、マ
グネシウム含有化合物が可溶性塩である場合には、その
溶液をスプレーしてリン酸カルシウム粉体に吹き付け、
乾燥させ、リン酸カルシウム粉体表面にマグネシウム含
有化合物をコートした組成物粉末を製造することもでき
る。

【００１３】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とマグネシウム含有化合物
を含む粉体組成物と混合、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５〜２５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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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とマグネシウ
ム含有化合物を含む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２０００−２７１４６５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５００ｒｐｍ〜１００
０ｒｐｍ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。

【００１８】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。

【００１９】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
組成物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。

【００２０】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組
成物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１３ｂ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１３
ｂ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１３
ｂ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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】

【実施例】［比表面積が２．０〜４．０ｍ²／ｇの組成
物粉末に関する実施例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。

【００２９】・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。

【００３０】・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。こ
のリン酸カルシウム粉体１００重量部に対し、リン酸マ
グネシウム（関東化学社製）粉末０．２重量部を加え、
擂潰機（（株）石川工場社製）を用いて混合し、組成物
粉末とした。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。

【００３１】次に、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２０
００ｒｐｍ、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。

【００３２】・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。

【００３３】

【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。

【００３４】・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
を得た。このリン酸カルシウム粉体１００重量部に、同
じ粒径のリン酸マグネシウム（関東化学社製）０．４重
量部を加えて混合し、得られた粉体組成物の比表面積を
実施例１と同様にして測定したところ、３．４８ｍ²／
ｇであった。

【００３５】（滅菌）次に、粉体組成物にγ線を２５ｋ
Ｇｙ照射して滅菌し、実施例１の液体も孔径０．２２μ
ｍ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１２１℃、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（ＣＬ−３０−Ｂ型）で滅菌した。

【００３６】（練和）その後、粉体組成物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５００ｒｐｍ）にセットし、同機で１０秒練和した。

【００３７】（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。

【００３８】・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。

【００３９】

【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％）。

【００４０】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。

【００４１】

【表３】

【００４２】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。また、実施例１，２で製造した粉体組成物
を、室温で１年間保管し、硬化物の硬化時間と圧縮強度
を測定した結果、硬化時間は保管後でも変化はなく、圧
縮強度の経時的劣化はわずかであった。さらに、リン酸
マグネシウムに代えて硫酸マグネシウムを用いた場合に
も、同様の結果が得られた。

【００４３】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。

【００４４】

【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。

【００４５】

【表５】

【００４６】

【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。

【００４７】

【表７】

【００４８】［比表面積が０．３〜２．０ｍ²／ｇの組
成物粉末に関する実施例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。

【００４９】・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。

【００５０】・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を得た。
このリン酸カルシウム粉体１００重量部に、リン酸マグ
ネシウムと硫酸マグネシウム（関東化学社製）のいずれ
か一方を０．２重量部加え、擂潰機（（株）石川工場社
製）で混合して粉体組成物とした。得られた組成物粉末
の比表面積を湯浅アイオニクス社製モノソーブＭＳ-１
３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Ｎ
Ｄ品）を５ｗｔ％溶解した水溶液を作製した。

【００５１】次に、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２０
００ｒｐｍ、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。

【００５２】・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。

【００５３】

【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。

【００５４】・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を
得た。このリン酸カルシウム粉体１００重量部に、リン
酸マグネシウムと硫酸マグネシウム（関東化学社製）の
いずれか一方を０．２重量部加え、擂潰機（（株）石川
工場社製）で混合して粉体組成物とした。得られた粉体
組成物の比表面積を実施例１と同様にして測定したとこ
ろ、１．２７ｍ²／ｇであった。

【００５５】（滅菌）次に、粉体組成物にγ線を２５ｋ
Ｇｙ照射して滅菌し、実施例３の液体も孔径０．２２μ
ｍ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１２１℃、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（ＣＬ−３０−Ｂ型）で滅菌した。

【００５６】（練和）その後、粉体組成物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２５００ｒｐ
ｍ、自転回転５００ｒｐｍ）にセットし、同機で１０秒
練和した。

【００５７】（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。

【００５８】・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。

【００５９】

【表９】 （*）比較例４と実施例４の粉液比３．０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％）。

【００６０】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。また、実施例３，４で製造した粉体
組成物を、室温で１年間保管し、硬化物の硬化時間と圧
縮強度を測定した結果、硬化時間は保管後でも変化はな
く、圧縮強度の経時的劣化はわずかであった。さらに、
リン酸マグネシウムに代えて硫酸マグネシウムを用いた
場合にも、同様の結果が得られた。

【００６１】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。

【００６２】

【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。

【００６３】

【表１１】

【００６４】

【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。

【００６５】

【表１３】

【００６６】

【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マグネシウム含有化合物を含む粉
体組成物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 (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 AB04 BA14 BB08 BC01 CF011 CF21 DA13 EA02 EA11 4C089 AA06 BA16 BA18 BC05 BE14 CA07

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リン酸カルシウム粉体とマグネシウム含
   有化合物を含む粉体組成物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マグネシウム含
   有化合物を含む粉体組成物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マグネシウム含
   有化合物を含む粉体組成物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３００ｒｐｍ
   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
   リン酸カルシウムと第４リン酸カルシウムのいずれか一
   方からなる粉体、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項に記載の生体用骨充填セメ
   ント練和物の製造方法。
5. 【請求項５】 前記マグネシウム含有化合物が、リン酸
   マグネシウムと硫酸マグネシウムの少なくとも一方であ
   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
   記載の生体用骨充填セメント練和物の製造方法。
6. 【請求項６】 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５のいずれか１項に記載の生体用骨充
   填セメント練和物の製造方法。
7. 【請求項７】 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６のいずれか１項に記載の生体用骨充
   填セメント練和物の製造方法。
8. 【請求項８】 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７項に記載の生体用
   骨充填セメント練和物の製造方法。
9. 【請求項９】 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８に記載の生
   体用骨充填セメント練和物の製造方法。
10. 【請求項１０】 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
    ７ないし９のいずれか１項に記載の生体用骨充填セメン
    ト練和物の製造方法。
11. 【請求項１１】 比表面積が０．３〜２．０ｍ²／ｇで
    あるリン酸カルシウム粉体とマグネシウム含有化合物と
    を含む粉体組成物と硬化用液体を、粉体組成物と液体の
    重量混合比（Ｐ／Ｌ）＝３．０〜５．０で混合し、請求
    項１ないし１０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骨充填セメント練和
    物。
12. 【請求項１２】 比表面積が２．０〜４．０ｍ²／ｇで
    あるリン酸カルシウム粉体とマグネシウム含有化合物と
    を含む粉体組成物と硬化用液体を、粉体組成物と液体の
    重量混合比（Ｐ／Ｌ）＝１．５〜３．５で混合し、請求
    項１ないし１０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骨充填セメント練和
    物。
13. 【請求項１３】 稠度が１８〜２２ｍｍであることを特
    徴とする請求項１１または１２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】 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１１ないし１３のいずれか１
    項に記載の生体用骨充填セメント練和物。
15. 【請求項１５】 請求項１１ないし１４のいずれか１項
    に記載の生体用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
    生体用骨充填セメント硬化体。