JP2008018163A - 骨補填材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一方向に気孔率が傾斜するブロック状の骨補填材を簡易に製造する。
【解決手段】リン酸カルシウム系粉末を含有する水性発泡スラリ２を調製するステップＳ_１と、調製された水性発泡スラリ２を型３内に導入するステップＳ_２と、水性発泡スラリ２が導入された型３を回転中心から偏心させた位置に配置して回転力を付与するステップＳ_３と、型３内の水性発泡スラリ２を乾燥後に焼結するステップＳ_４とを備える骨補填材の製造方法を提供する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、骨補填材の製造方法に関するものである。

従来、骨補填材として使用されるリン酸カルシウム系多孔質焼結体において、気孔率を傾斜的に分布させる製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この製造方法は、リン酸カルシウム系粉末および有機物質を溶媒に分散または溶解させたスラリーに気泡剤を添加し回転力を付与することで、回転中心部で疎となり回転外縁部で密となって気孔率が傾斜分布したリン酸カルシウム系多孔質焼結体を製造するものである。
特開２００１−２０６７８７号公報

しかしながら、この特許文献１に係る製造方法によれば、回転中心部で疎、回転外縁部で密となるように、回転中心部に気孔が集中し、回転外縁部で気孔が少なくなる骨補填材を製造することができるが、ブロック状の骨補填材で、一方向に気孔率が傾斜するものを製造することはできない。特許文献１に係る製造方法により製造された骨補填材から一部を切り出すこととすれば、製造は可能であるが、脆い材質の骨補填材の切断作業は容易ではなく、また、使用しない部分が無駄になるという不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、一方向に気孔率が傾斜するブロック状の骨補填材を簡易に製造することができる骨補填材の製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、リン酸カルシウム系粉末を含有する水性発泡スラリを調製するステップと、調製された水性発泡スラリを型内に導入するステップと、水性発泡スラリが導入された型を回転中心から偏心させた位置に配置して回転力を付与するステップと、型内の水性発泡スラリを乾燥後に焼結するステップとを備える骨補填材の製造方法を提供する。

本発明によれば、水性発泡スラリを導入した型に回転力を付与すると、型内の水性発泡スラリに遠心力が作用し、回転中心から半径方向外方に向けて質量の大きな物質が移動する。回転力を付与するステップにおいて、水性発泡スラリを導入した型を回転中心から偏心させた位置に配置しているので、型内の水性発泡スラリには一方向に遠心力が作用する。その結果、一方向に気孔率が傾斜した骨補填材を容易に製造することができる。

上記発明においては、前記回転力を付与するステップが、型に振動を付与しつつ回転力を付与することとしてもよい。
型内に導入された水性発泡スラリの粘性が高い場合や、気泡が小さく、あるいは少ない場合には、回転力の付与によっても容易に気泡が移動しないので、高い回転数で回転させたり、長時間にわたって回転させたりしなければならない。特に、このような場合に、型に振動を付与しつつ回転力を付与することとすれば、水性発泡スラリ内におけるリン酸カルシウム系粉末粒子の移動が促進され、低い回転数による小さい遠心力下においても、短時間の内に気孔率が一方向に傾斜した骨補填材を容易に製造することができる。

また、本発明は、リン酸カルシウム系粉末を含有する水性発泡スラリを調製するステップと、調製された水性発泡スラリを型内に導入するステップと、水性発泡スラリが導入された型に振動を付与するステップと、型内の水性発泡スラリを乾燥後に焼結するステップとを備える骨補填材の製造方法を提供する。

本発明によれば、型内に導入された水性発泡スラリには、通常の状態で重力が作用しているので、型に振動を付与するステップを実行することにより、重力作用下において、水性発泡スラリ内におけるリン酸カルシウム系粉末粒子の移動が促進される。その結果、通常の重力下においても、短時間の内に気孔率が上下方向に傾斜した骨補填材を容易に製造することができる。

上記発明においては、型に付与する振動が、型に密着させた超音波振動子により付与されることとしてもよい。
このようにすることで、高い周波数の超音波振動により、微細なリン酸カルシウム系粉末粒子間の摩擦力が低減され、遠心力の方向あるいは重力の方向へのリン酸カルシウム系粉末粒子の移動が促進され、気孔率が一方向に傾斜した骨補填材を容易に製造することができる。

本発明によれば、一方向に気孔率が傾斜するブロック状の骨補填材を簡易に製造することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る骨補填材の製造方法について、図１〜図３を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る骨補填材１の製造方法は、図１に示されるように、水性発泡スラリ２を調製するステップ（ステップＳ_１）と、調製された水性発泡スラリ２を型３内に導入するステップ（ステップＳ_２）と、水性発泡スラリ２が導入された型３を回転中心から偏心させた位置に配置して回転力を付与するステップ（ステップＳ_３）と、型３内の水性発泡スラリ２を乾燥後に焼結するステップ（ステップＳ_４）とを備えている。

調製ステップＳ_１において、前記水性発泡スラリ２は、例えば、βリン酸三カルシウム多孔体の粉末に、気泡剤、気泡安定剤および水を加え、混合して発泡させることにより調製される。
導入ステップＳ_２において使用される型３の形状は任意でよく、製造後に何ら加工を施すことなく製品としての最終形態の骨補填材１を成形できる形状を有していればよい。

また、回転力付与ステップＳ_３においては、例えば、図２に示されるように、鉛直な軸線Ｃ回りに回転可能に支持にされた水平な回転円板４の回転中心から半径方向に離れた位置に前記型３を固定し、回転円板４を所定の回転数で水平回転させる。
そして、水性発泡スラリ２の焼結ステップＳ_４は、例えば、約１１００℃で約１時間焼成することにより行われる。

本実施形態に係る骨補填材１の製造方法によれば、調製ステップＳ_１において調製され、導入ステップＳ_２において型３内に導入された水性発泡スラリ２に対し、回転力付与ステップＳ_３において、水平方向１方向（矢印Ａの方向）に向かう遠心加速度が作用する。その結果、水性発泡スラリ２中に含まれるリン酸カルシウム多孔体の粉末に、それよりも比重の小さい気泡よりも大きな遠心力が作用し、リン酸カルシウム多孔体の粉末が半径方向外方に、気泡が半径方向内方に移動する。

そして、焼結ステップＳ_４において、乾燥後焼結することにより、本実施形態に係る骨補填材１が製造される。
このように、本実施形態に係る骨補填材１の製造方法によれば、図３に示されるように、一方向に気孔率が傾斜して変化する骨補填材１を、簡易に製造することができる。この場合に、製造した骨補填材１の一部を切り出すなどの追加の加工を施すことなく、型３から抜き出すだけで済むので、製造容易である。

また、気孔率の傾斜の度合いは、回転力付与ステップＳ_３における回転円板４の回転数および回転時間を調節することにより、容易に調整することができる。また、回転円板４への型の取付位置（回転中心からの距離）を調節することによっても気孔率の傾斜の度合いを変化させることができる。
なお、回転円板４に単一の型３を固定して回転させる場合について説明したが、これに限定されることなく、周方向に複数配列することとしてもよい。また、型３を固定する部材は回転円板４に限定されるものではなく、他の任意の回転する部材に固定することとすればよい。

また、本実施形態においては、回転円板４を水平回転させて、水性発泡スラリ２を収容した型３を鉛直軸線Ｃ回りに回転させることとしたが、この場合には、回転速度が遅く遠心力が小さい場合に、重力の作用により、気孔率の傾斜方向が側面に対して斜めに傾斜する可能性がある。そこで、これに代えて、図４に示されるように、水平な軸線Ｃ′回りに、回転円板４を回転させることとにより、重力により気孔率の傾斜方向が変化する不都合を低減し、図３に示されるように側面に沿って気孔率が傾斜する骨補填材１を製造することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る骨補填材１の製造方法について、図５〜図７を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る骨補填材１の製造方法は、図５に示されるように、第１の実施形態に係る回転力付与ステップＳ_３に代えて、振動付与ステップＳ_３′を備えている。

振動付与ステップＳ_３′は、図６に示されるように、超音波振動子５を固定した水平なステージ６上に、水性発泡スラリ２を貯留した型３を固定して、超音波振動子５を作動させるステップである。
ステージ６上に固定された型３内の水性発泡スラリ２には、上下方向に重力が作用しているため、水性発泡スラリ２の粘性が低い場合や気泡が大きい場合には、時間の経過とともに自然に気泡が上昇し、上下方向に気孔率が傾斜する。しかし、水性発泡スラリ２の粘性が高い場合や気泡が細かい場合等には、気泡の自然上昇が行われない。

本実施形態に係る製造方法によれば、水性発泡スラリ２に重力が作用している状態で、超音波振動子５を作動させて超音波振動を加えることにより、水性発泡スラリ２内のリン酸カルシウム多孔体の個々の粉末が振動させられて、粉末粒子間の摩擦力が低下する。このため、より比重の大きなリン酸カルシウム多孔体が重力の作用によって下降し、それよりも比重の小さい気泡が上昇する。これにより、図７に示されるように、上下方向に気孔率が傾斜した骨補填材１を製造することができる。

また、本実施形態に係る製造方法によれば、上述したように、水性発泡スラリ２の粘性が高い場合においても、気孔率が一方向に傾斜したブロック状の骨補填材１を容易に製造することができる。また、水性発泡スラリ２の粘性が低い場合においても、超音波振動によって気泡の移動を促進することにより、少ない時間で気泡を移動させ、気孔率が一方向に傾斜したブロック状の骨補填材１を製造することができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、重力の存在下において、型内の水性発泡スラリ２に超音波振動を付与することとしたが、これに代えて、第１の実施形態における回転円板４あるいは型３に超音波振動子５を密着させておき、回転円板４を回転させて水性発泡スラリ２に遠心力を作用させた状態で、さらに、超音波振動子５を作動させて水性発泡スラリ２に振動を付与することとしてもよい。

このようにすることで、遠心力の作用下において水性発泡スラリ２を構成するリン酸カルシウム多孔体の粉末間における摩擦力を超音波振動により低減し、遠心力によるリン酸カルシウム多孔体の粉末の移動を促進することができる。その結果、振動をかけない場合と比較して、低回転数かつ短時間で気孔率の傾斜したブロック状の骨補填材１を製造することができる。

本発明の第１の実施形態に係る骨補填材の製造方法を示すフローチャートである。 図１の製造方法における回転力付与ステップを説明する斜視図である。 図１の製造方法により製造された骨補填材を示す斜視図である。 図１の製造方法における回転力付与ステップの変形例を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る骨補填材の製造方法を示すフローチャートである。 図４の製造方法における振動付与ステップを説明する斜視図である。 図５の製造方法により製造された骨補填材を示す斜視図である。

符号の説明

１ 骨補填材
２ 水性発泡スラリ
３ 型
５ 超音波振動子
Ｓ_１ 調製ステップ
Ｓ_２ 導入ステップ
Ｓ_３ 回転力付与ステップ
Ｓ_３′ 振動付与ステップ
Ｓ_４ 焼結ステップ

Claims (4)

1. リン酸カルシウム系粉末を含有する水性発泡スラリを調製するステップと、
   調製された水性発泡スラリを型内に導入するステップと、
   水性発泡スラリが導入された型を回転中心から偏心させた位置に配置して回転力を付与するステップと、
   型内の水性発泡スラリを乾燥後に焼結するステップとを備える骨補填材の製造方法。
2. 前記回転力を付与するステップが、型に振動を付与しつつ回転力を付与する請求項１に記載の骨補填材の製造方法。
3. リン酸カルシウム系粉末を含有する水性発泡スラリを調製するステップと、
   調製された水性発泡スラリを型内に導入するステップと、
   水性発泡スラリが導入された型に振動を付与するステップと、
   型内の水性発泡スラリを乾燥後に焼結するステップとを備える骨補填材の製造方法。
4. 型に付与する振動が、型に密着させた超音波振動子により付与される請求項２または請求項３に記載の骨補填材の製造方法。

Images