JP2017093986A - 医療用セラミックス中空粒子の製造方法および医療用セラミックス多孔質体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】医療用セラミックス中空粒子の粒径、空洞径、空洞の表面積および厚さを容易に制御する。【解決手段】本発明は、コア粒子の表面をセラミックス原料で被覆する被覆ステップＳＡ１と、セラミックス原料で被覆されたコア粒子を加熱して該コア粒子を蒸散し、セラミックス原料からなる中空球状の粒子を得る蒸散ステップＳＡ２と、中空球状の粒子を焼成する粒子焼成ステップＳＡ３とを含む医療用セラミックス中空粒子の製造方法を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、医療用セラミックス中空粒子の製造方法および医療用セラミックス多孔質体の製造方法に関するものである。

従来、スプレー乾燥機を使用して、セラミックスからなり内部に空洞を有する中空粒子を製造する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２−３２６８８１号公報

しかしながら、特許文献１のようにスプレー乾燥機を使用した場合、中空粒子の粒径および空洞径や空洞の表面積、中空粒子を構成するセラミックスの層の厚さを制御することが難しいという問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、医療用セラミックス中空粒子の粒径、空洞径、空洞の表面積および厚さを容易に制御することができる医療用セラミックス中空粒子の製造方法および医療用セラミックス多孔質体の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、コア粒子の表面をセラミックス原料で被覆する被覆ステップと、前記セラミックス原料で被覆されたコア粒子を加熱して該コア粒子を蒸散し、前記セラミックス原料からなる中空球状の粒子を得る蒸散ステップと、前記中空球状の粒子を焼成する粒子焼成ステップとを含む医療用セラミックス中空粒子の製造方法である。

本態様によれば、被覆ステップによってセラミックス原料で被覆されたコア粒子を、蒸散ステップによって蒸散することによって、セラミックス原料からなる中空球状の粒子が得られる。この中空球状の粒子を焼成ステップによって焼成することによって、医療用セラミックス中空粒子を製造することができる。
この場合に、コア粒子の粒径および被覆ステップにおいてコア粒子上に形成するセラミックス原料の層の厚さによって、医療用セラミックス中空粒子の空洞径、粒径および厚さを容易に制御することができる。

上記態様においては、前記セラミックス原料の主成分が、リン酸カルシウム化合物であってもよい。
このようにすることで、人工骨の材料として好適な医療用セラミックス中空粒子を製造することができる。前記セラミックス原料の主成分は、β型リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）、α型リン酸三カルシウム（α−ＴＣＰ）、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、フルオロアパタイト、リン酸四カルシウム、リン酸八カルシウム（ＯＣＰ）、炭酸カルシウム、リン酸水素カルシウム無水和物、リン酸水素カルシウム二水和物、ＴＴＣＰ、二リン酸カルシウム、メタリン酸カルシウム、および炭酸基置換型ハイドロキシアパタイト（ＣＨＡ）のうちのいずれかであることが好ましい。

また、上記態様においては、前記コア粒子の粒径が、１０μｍ以上１０００μｍ以下であってもよい。
このようにすることで、約１０μｍ以上約１０００μｍ以下の空洞径を有する医療用セラミックス中空粒子が製造される。このような空洞径を有する医療用セラミックス中空粒子は、人工骨として体内に移植された際に、空洞内への骨芽細胞の浸入を促進することができる。コア粒子の粒径は、１００μｍ以上４００μｍ以下であることがさらに好ましい。

また、上記態様においては、前記被覆ステップにおいて、１０μｍ以上の厚さを有する前記セラミックス原料の層を形成してもよい。
このようにすることで、加工に耐える強度を有する医療用セラミックス中空粒子を製造することができる。

また、上記態様においては、前記被覆ステップの前に、前記セラミックス原料を、前記粒子焼成ステップにおける焼成温度よりも低い温度で加熱する仮焼ステップを含んでいてもよい。
このようにすることで、粒子焼成ステップにおけるセラミックス原料の収縮を抑制し、医療用セラミックス中空粒子の空洞径および厚さをさらに正確に制御することができる。

また、上記態様においては、前記被覆ステップの前に、前記コア粒子よりも小さな有機微粒子で前記コア粒子の表面を被覆する前被覆ステップを含んでいてもよい。
このようにすることで、蒸散ステップにおいて、コア粒子と一緒に有機微粒子も蒸散されることにより、医療用セラミックス中空粒子の内表面には多数の微小な凹部が形成される。したがって、有機微粒子の粒径および量（コア粒子の表面上の密度）によって、医療用セラミックス中空粒子の空洞径および空洞内部の表面積を容易に制御することができる。

本発明の他の態様は、上記いずれかに記載の医療用セラミックス中空粒子の製造方法によって製造された医療用セラミックス中空粒子とセラミックス原料とを混合して混合物を得る混合ステップと、前記混合物を成形して成形体を得る成形ステップと、前記成形体を焼成する成形体焼成ステップとを含む医療用セラミックス多孔質体の製造方法である。

本態様によれば、医療用セラミックス中空粒子とセラミックス原料との混合物を成形し、得られた成形体を焼成することによって、医療用セラミックス中空粒子内の空洞からなる気孔を有する医療用セラミックス多孔質体を製造することができる。
この場合に、空洞径および厚さが制御された医療用セラミックス中空粒子を使用することによって、医療用セラミックス多孔質体の構造および機能を制御することができる。

本発明によれば、医療用セラミックス中空粒子の粒径、空洞径、空洞の表面積および厚さを容易に制御することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る医療用セラミックス中空粒子の製造方法を示すフローチャートである。 医療用セラミックス中空粒子の製造過程を示す説明図である。 医療用セラミックス中空粒子の製造方法の変形例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る医療用セラミックス多孔質体の製造方法を示すフローチャートである。 実施例１において医療用セラミックス多孔質体の製造に使用したシステムの構成図である。 ＨＡＰスラリーの吹き付け量が０ｇであるときのＰＳビーズのＳＥＭ写真である。 ＨＡＰスラリーの吹き付け量が４２ｇであるときのＰＳビーズのＳＥＭ写真である。 ＨＡＰスラリーの吹き付け量が１４２ｇであるときのＰＳビーズのＳＥＭ写真である。 ＨＡＰスラリーの吹き付け量が２０５ｇであるときのＰＳビーズのＳＥＭ写真である。 ＨＡＰスラリーの吹き付け量が２８９ｇであるときのＰＳビーズのＳＥＭ写真である。 粒子焼成ステップにおける温度プログラムを示すグラフである。 ＨＡＰスラリーの吹き付け量が１４２ｇであるときのＨＡＰ中空粒子のＳＥＭ写真である。 ＨＡＰスラリーの吹き付け量が２０５ｇであるときのＨＡＰ中空粒子のＳＥＭ写真である。 ＨＡＰスラリーの吹き付け量が２８９ｇであるときのＨＡＰ中空粒子のＳＥＭ写真である。 図１３のＨＡＰ中空粒子の断面を拡大撮影したＳＥＭ写真である。 ＨＡＰスラリーの吹き付け量が１２００ｇであるときのＨＡＰ中空粒子の断面を拡大撮影したＳＥＭ写真である。 実施例２において製造されたＨＡＰ多孔質体の断面を撮影したＳＥＭ写真である。 実施例３におけるＨＡＰ多孔質体のサンプルの製造条件を示す図表である。 実施例３において製造されたＨＡＰ多孔質体のサンプルの試験結果を示すグラフである。 実施例４で使用したＰＳビーズおよびＰＭＭＡビーズＩ，ＩＩ，ＩＩＩの粒度分布を示すグラフである。 ＰＭＭＡビーズＩで被覆されたＰＳビーズのＳＥＭ写真である。 ＰＭＭＡビーズＩＩで被覆されたＰＳビーズのＳＥＭ写真である。 ＰＭＭＡビーズＩＩＩで被覆されたＰＳビーズのＳＥＭ写真である。 ＨＡＰで被覆されたＰＳビーズのＳＥＭ写真である。 ＨＡＰ中空粒子の内表面を撮影したＳＥＭ写真である。 実施例５における医療用セラミックス多孔質体の製造条件を示す図表である。 実施例５において製造された医療用セラミックス多孔質体のサンプルの試験結果を示すグラフである。 実施例６における医療用セラミックス多孔質体の製造条件を示す図表である。 実施例６において製造された医療用セラミックス多孔質体の断面を撮影したＳＥＭ写真である。 図２９の医療用セラミックス多孔質体の一部を拡大したＳＥＭ写真である。 実施例６において製造された医療用セラミックス多孔質体の成分分析結果を示すＸ線回折スペクトルである。 図３１のＸ線回折スペクトルから得られた積分強度を示す図表である。 実施例５において製造された医療用セラミックス多孔質体のサンプルの試験結果を示すグラフである。

以下に、本発明の一実施形態に係る医療用セラミックス中空粒子の製造方法について図１および図２を参照して説明する。
本実施形態に係る医療用セラミックス中空粒子の製造方法は、図１に示されるように、コア粒子をセラミックス原料で被覆する被覆ステップＳＡ１と、加熱によってコア粒子を蒸散させてセラミックス原料からなる中空球状の粒子を得る蒸散ステップＳＡ２と、中空球状の粒子を焼成して医療用セラミックス中空粒子を得る粒子焼成ステップＳＡ３とを含む。

コア粒子は、粒子焼成ステップＳＡ３における焼成温度よりも低い温度で燃焼する有機材料からなる。コア粒子として、例えば、ポリスチレン製のビーズが好適である。その他、コア粒子として、ポリエチレン・ポリプロピレン・ポリアセタールなどのポリオレフィン、ポリ塩化ビニル・ポリ酢酸ビニルなどのビニルポリマ、ナイロンなどのポリアミド、ポリエチレンテレフタレート・ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリサルフォン・ポリエーテルサルフォン・ポリエーテルエーテルケトン・熱可塑性ポリイミド・ポリアミドイミドなどのエンジニアリングプラスチック、イソプレンゴム・ブタジエンゴム・スチレン-ブタジエンゴム・クロロプレンゴム・ニトリルゴム・ポリイソブチレン・エチレンプロピレンゴム・アクリルゴムなどの合成ゴム、ラテックスなどの天然ゴム、セルロース、でんぷん、ゼラチン、キトサンなどの天然高分子、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリウレタン、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、シリコーン樹脂など、被覆するセラミックス原料の焼結温度よりも低い温度で蒸散するものであれば、いずれも用いることができる。

コア粒子の粒径（外径）は、医療用セラミックス中空粒子の用途に応じて適宜選択される。後述するように、医療用セラミックス中空粒子を人工骨の材料として使用する場合には、コア粒子の粒径は、骨芽細胞の医療用セラミックス中空粒子内への浸入を促進することができるように、１０μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上４００μｍ以下であることがさらに好ましい。

セラミックス原料は、リン酸カルシウム化合物を主成分として含む。リン酸カルシウム化合物は、β型リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）、α型リン酸三カルシウム（α−ＴＣＰ）、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、フルオロアパタイト、リン酸四カルシウム、リン八酸カルシウム（ＯＣＰ）、炭酸カルシウム、リン酸水素カルシウム無水和物、リン酸水素カルシウム二水和物、ＴＴＣＰ、二リン酸カルシウム、メタリン酸カルシウム、および炭酸基置換型ハイドロキシアパタイト（ＣＨＡ）のうちのいずれかであることが好ましい。

被覆ステップＳＡ１において、図２（ａ），（ｂ）に示されるように、コア粒子２にセラミックス原料を吹き付けて、コア粒子２の外表面上に該外表面全体を被覆するセラミックス原料層３を形成する。セラミックス原料の吹き付けは、例えば、転動流動コーティング装置を使用し、気流によって粉末状のコア粒子２を空中で撹拌しながらセラミックス原料を含むスラリーをコア粒子２に向かって噴霧することによって行われる。スラリーは、結合剤（バインダ）を含んでいてもよい。転動流動コーティング装置を使用することによって、コア粒子２同士の凝集を防止しながら個々のコア粒子２を均一にセラミックス原料で被覆することができる。

セラミックス原料層３の厚さは、コア粒子２へのセラミックス原料の吹き付け量に応じて決まり、１０μｍ以上であることが好ましい。セラミックス層３の厚さを１０μｍ以上とすることによって、医療用セラミックス多孔質体の製造工程での加工に耐える高い強度を医療用セラミックス中空粒子に付与することができる。さらに、セラミックス原料層３の厚さを１０μｍ以上とすることによって、欠損の無い医療用セラミックス中空粒子１を製造することができる。セラミックス原料層３の厚さが１０μｍ未満である場合には、医療用セラミックス中空粒子１の一部に欠損が生じやすい。

なお、被覆ステップＳＡ１においては、他の方法を使用してセラミックスを被覆してもよい。例えば、流動式混合型複合装置や表面改質装置により、粒子の表面に他の粒子を取り込みながらセラミックスを被覆してもよい。

次に、蒸散ステップＳＡ２において、セラミックス原料層３が形成されたコア粒子２を、粒子焼成ステップＳＡ３における焼成温度よりも低く、かつ、コア粒子２を構成する有機材料が燃焼する温度まで加熱する。これにより、図２（ｃ）に示されるように、コア粒子２が蒸散によって除去され、セラミックス原料層３の内側に空洞が形成される。この空洞の直径は、コア粒子２の粒径と等しくなる。

次に、粒子焼成ステップＳＡ３において、中空球状のセラミックス原料層３をセラミックス原料の焼成温度まで加熱してセラミックス原料層３を焼成する。これにより、図２（ｄ）に示されるように、セラミックスからなる中空球状の医療用セラミックス中空粒子１が製造される。このとき、最高焼成温度は５００℃〜１５００℃であることが望ましいが、中空粒子の保形性、組成の安定性のためには８００℃〜１３００℃であることがより好適である。
なお、中空化のための蒸散ステップＳＡ２とセラミックス原料層３を焼成するための粒子焼成ステップＳＡ３は、単一のステップで同時に行ってもよい。

この場合に、本実施形態によれば、医療用セラミックス中空粒子１の空洞径は、コア粒子２の粒径と略等しくなる。したがって、使用するコア粒子２の粒径によって、医療用セラミックス中空粒子１に形成される空洞径および空洞の表面積を容易に制御することができ、任意の空洞径を有する医療用セラミックス中空粒子１を製造することができるという利点がある。

さらに、医療用セラミックス中空粒子１を構成するセラミックスの層の厚さは、被覆ステップＳＡ１においてコア粒子２に吹き付けるセラミックス原料の量に応じて決まる。したがって、セラミックス原料の吹き付け量を調整することによって、医療用セラミックス中空粒子１の厚さを容易に制御することができ、任意の厚さの医療用セラミックス中空粒子１を製造することができるという利点がある。

本実施形態においては、被覆ステップＳＡ１の前に、セラミックス原料を、粒子焼成ステップＳＡ３における焼成（本焼）の温度よりも低い温度で焼成（仮焼）する仮焼ステップをさらに含むことが好ましい。
セラミックス原料層３には焼成の過程で縮みが生じる。仮焼されたセラミックス原料を使用することによって、本焼におけるセラミックス原料層３の縮みが低減される。これにより、医療用セラミックス中空粒子１の空洞径、粒径および厚さをさらに正確に制御することができる。

本実施形態においては、図３（ｂ）に示されるように、被覆ステップＳＡ１の前に、コア粒子２の表面を、コア粒子２よりも小さい粒径を有する有機微粒子４で被覆する前被覆ステップをさらに含んでいてもよい。
有機微粒子４は、コア粒子２と同様に、粒子焼成ステップＳＡ３における焼成温度よりも低い温度で燃焼する有機材料からなる。したがって、蒸散ステップＳＡ２において、コア粒子２と一緒に有機微粒子４も蒸散によって除去され、セラミックス原料層３および医療用セラミックス中空粒子１の内表面には、図３（ｄ）に示されるように、有機微粒子４と等しい内径を有する多数の凹部が形成される。図３においては、蒸散ステップＳＡ２の図示が省略されている。

したがって、使用する有機微粒子４の粒径によって、医療用セラミックス中空粒子１の空洞径をさらに精密に制御することができる。さらに、有機微粒子４の粒径およびコア粒子２の表面における有機微粒子４の密度によって、医療用セラミックス中空粒子１の内部の表面積をさらに精密に制御することができる。

次に、医療用セラミックス中空粒子１を使用した本実施形態に係る医療用セラミックス多孔質体の製造方法について図４を参照して説明する。
本実施形態に係る医療用セラミックス多孔質体の製造方法は、図４に示されるように、ステップＳＡ１〜ＳＡ３によって製造された医療用セラミックス中空粒子１を主原料と混合して混合物を得る混合ステップＳＢ１と、混合物を加圧成形して成形体を得る成形ステップＳＢ２と、成形体を焼成する焼成ステップＳＢ３とを含む。

主原料は、セラミックス原料を含む粉末である。主原料中のセラミックス原料は、医療用セラミックス中空粒子１のセラミックス原料と同一の種類であってもよく、異なる種類であってもよい。主原料のセラミックス原料として、医療用セラミックス中空粒子１のセラミックス原料よりも高い強度を有する材料を使用した場合には、医療用セラミックス多孔質体の強度を向上することができる。

混合ステップＳＢ１において、医療用セラミックス中空粒子１と主原料とを混合する。
次に、成形ステップＳＢ２において、混合物を鋳型内に充填し、一軸加圧成形する。この後に、得られた成形体を冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）によってさらに加圧してもよい。
次に、焼成ステップＳＢ３において成形体を焼成することにより、医療用セラミックス多孔質体が製造される。

セラミックス多孔質体には、医療用セラミックス中空粒子１が分散して含まれている。したがって、医療用セラミックス多孔質体には、医療用セラミックス中空粒子１の空洞からなる気孔が形成される。このようなセラミックス多孔質体を体内に移植すると、気孔内に骨芽細胞が浸入し、医療用セラミックス多孔質体を足場として骨形成を行う。これにより、骨を再生することができる。

この場合に、空洞径、粒径、空洞の表面積および厚さが正確に制御された医療用セラミックス中空粒子１を使用することによって、医療用セラミックス多孔質体の気孔径、気孔率、強度および人工骨としての機能を正確に制御することができるという利点がある。
また、医療用セラミックス中空粒子１を構成する材料としてβ−ＴＣＰを選択した場合には破骨細胞および骨芽細胞の働きによって骨置換される特性を有するが、力学的強度は小さい。そこで、医療用セラミックス多孔質体の主原料として、β−ＴＣＰよりも高い強度を有するＨＡＰを使用することによって、高い強度および高い骨形成能を有する医療用セラミックス多孔質体を製造することができる。

次に、本実施形態の実施例について説明する。
［実施例１］
医療用セラミックス中空粒子の製造方法の実施例について以下に説明する。
図５は、本実施例において使用したシステムを示している。本システムは、図５に示されるように、ＨＡＰのスラリー１０を収容する容器２０と、該容器２０の重量を測定する重量計３０と、転動流動コーティング装置（株式会社パウレック製、ＭＰ−０１）４０と、容器２０から転動流動コーティング装置４０にスラリー１０を送るポンプ５０とを備えている。

重量計３０は、転動流動コーティング装置４０へのスラリー１０の供給量を測定するためのものである。すなわち、重量計３０によって計測される重量の減少量が、転動流動コーティング装置４０へのスラリー１０の供給量として算出される。

コア粒子として、粒径１００μｍ〜４００μｍのポリスチレン（ＰＳ）ビーズを使用した。スラリーは、３００ｇのＨＡＰ粉末と、１０５０ｇの精製水と、７４２ｇのＨＰＣ−Ｌ（８％水溶液）とを混合して調製した。ＨＰＣ−Ｌ（日本曹達株式会社製、ヒドロキシプロピルセルロース、粘性グレードＬ）は、バインダである。ＨＡＰは、８８０℃で予め仮焼したものを使用した。

（被覆ステップ）
６００ｇのＰＳビーズを転動流動コーティング装置内に投入した。次に、スラリーを転動流動コーティング装置内に供給し、８０℃でＰＳビーズにスラリーを吹き付けた。

図６から図１０は、ＨＡＰで被覆されたＰＳビーズの走査型顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示している。図６、７、８、９、１０において、スラリーの供給量はそれぞれ０、４２、１４２、２０５、２８９ｇである。図６から図１０に示されるように、スラリーの供給量（ＨＡＰの吹き付け量）が増加するのに伴って、ＰＳビーズの表面に形成されるＨＡＰ層の厚さが増大し、全体の粒径が増大する傾向が確認された。

（蒸散ステップ・粒子焼成ステップ）
次に、ＨＡＰによって被覆されたＰＳビーズを高温で加熱することによって、ＰＳビーズの蒸散およびＨＡＰ層の焼成を行った。具体的には、図１１に示されるように、室温から２５０℃、３００℃、４５０℃と温度を上昇させながら合計４２時間加熱することによってＰＳビーズを蒸散させ、中空球状のＨＡＰ層を生成した。次に、生成されたＨＡＰ層を室温まで冷却し、その後、室温から１１５０℃まで昇温し、ＨＡＰ層を１１５０℃で１時間焼成した。これにより、ＨＡＰ中空粒子を得た。

図１２から図１４は、得られたＨＡＰ中空粒子のＳＥＭ写真を示している。図１２、１３、１４において、スラリーの供給量はそれぞれ１４２、２０５、２８９ｇである。図１２および図１３に示されるように、スラリーの供給量が１４２ｇおよび２０５ｇのときには、ＨＡＰ中空粒子に穴が確認された。一方、図１４に示されるように、スラリーの供給量が２８９ｇのときには、穴はほとんど確認されず、欠損の無いＨＡＰ中空粒子を製造することができた。

図１５は、図１４のＨＡＰ中空粒子を破壊して撮影したＨＡＰ中空粒子の断面を示している。図１５から分かるように、ＨＡＰ中空粒子におけるＨＡＰ層の厚さは１０μｍ〜１５μｍ程度であり、ＨＡＰ中空粒子にはサブミクロンサイズの多数の気孔が全体にわたって形成されていることが確認された。この中空粒子において、ＨＡＰの収量は２５９．４ｇ（＝８６．５重量％）であった。

図１６は、６００ｇのＰＳビーズに対してスラリーの吹き付け量が１２００ｇであるときの、ＨＡＰ中空粒子の断面を示している。図１５および図１６から分かるように、スラリーの吹き付け量が４倍増加したときに、ＨＡＰ中空粒子におけるＨＡＰ層の厚さは約２倍増加していた。この結果から、セラミックス原料であるＨＡＰの吹き付け量の調整によって、医療用セラミックス中空粒子のセラミックス層の厚さを制御することができることが確認された。

［実施例２］
次に、医療用セラミックス多孔質体の製造方法の実施例について説明する。
（混合ステップ）
ステップＳＡ１〜ＳＡ３により製造されたＨＡＰ中空粒子を、ＨＡＰ粉末と乾式混合した。ここで、８８０℃で予め仮焼したＨＡＰ粉末を使用した。

（成形ステップ）
ＨＡＰ中空粒子とＨＡＰ粉末との混合物を一軸成形した。具体的には、混合物を、縦５０ｍｍ×横６０ｍｍの立方体の鋳型内に充填し、鋳型に上型を被せ、上型を一軸圧縮成形機により１０ｋＮの力で３０秒間、押圧した。次に、一軸成形された混合物をＣＩＰによって４０ＭＰａでさらに加圧した。

（成形体焼成ステップ）
成形ステップによって得られた成形体を９００℃で仮焼し、その後、成形体を所定の寸法および形状を有する試験片に加工した。次に、試験片を１１５０℃で焼成（本焼成）した。これにより、ＨＡＰ多孔質体を得た。

図１７は、製造されたＨＡＰ多孔質体のＳＥＭ写真を示している。図１７に示されるように、ＨＡＰからなるブロックの内部に多数のＨＡＰ中空粒子が分散しており、ＨＡＰ中空粒子内の空洞からなる多数の気孔がブロック内に形成されていた。また、本焼成完了まで、試験片には目視で確認できるクラックは生じなかった。

［実施例３］
次に、異なる製造条件１−Ａ〜１−ＦでＨＡＰ多孔質体の６種類のサンプルを製造した。図１８に、製造条件１−Ａ〜１−Ｆを示す。図１８に示されるように、異ならせた製造条件は、ＨＡＰ粉末の仮焼の有無、ＨＡＰ中空粒子の仮焼の温度、試験片への加工のタイミングである。全てのサンプルにおいて、ＨＡＰ中空粒子とＨＡＰ粉末との混合比率（重量比率）は、ＨＡＰ中空粒子：ＨＡＰ粉末＝７５：２５とした。また、ＣＩＰの圧力は、３０ＭＰａとした。その他の製造条件については、上述した実施例２と同一とした。

図１９は、本実施例の６種類のサンプルの単位容積重量および曲げ強さを測定した結果を示している。人工骨としての医療用セラミックス多孔質体には、０．５ｇ／ｃｍ^３〜５．０ｇ／ｃｍ^３の単位容積重量および０．５ＭＰａ以上の曲げ強さを有することが要求される。図１９に示されるように、全てのサンプルは、実用に適した単位容積重量および曲げ強さを有することが確認された。

［実施例４］
次に、医療用セラミックス中空粒子の製造方法のもう１つの実施例について以下に説明する。
本実施例においては、実施例１の被覆ステップの前に、コア粒子の表面を有機微粒子で被覆する前被覆ステップを行った。
有機微粒子として、異なる粒度分布を有する３種類のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）ビーズＩ，ＩＩ，ＩＩＩを用意した。図２０は、ＰＳビーズ（粒径１００μｍ〜４００μｍ）およびＰＭＭＡビーズＩ，ＩＩ，ＩＩＩの粒度分布を示している。図２０に示されるように、ＰＭＭＡビーズＩおよびＩＩの最頻径（モード径）は２０μｍであるが、ＰＭＭＡビーズＩは狭い粒度分布を有しており、ＰＭＭＡビーズＩＩは広い粒度分布を有している。ＰＭＭＡビーズＩＩＩの最頻径は４０μｍであり、広い粒度分布を有している。

（前被覆ステップ）
３００ｇのＰＳビーズに対して、ＰＭＭＡビーズＩを含むスラリー液を吹き付けた。スラリーは、１５０ｇのＰＭＭＡビーズＩと、５２５ｇの精製水と、３７１ｇのＨＰＣ−ＳＳＬ（８％水溶液）とを混合して調製した。その他の条件は、実施例１の被覆ステップと同様である。同様に、ＰＭＭＡビーズＩＩおよびＰＭＭＡビーズＩＩＩをそれぞれＰＳビーズに吹き付けた。
図２１から図２３は、ＰＭＭＡビーズＩ、ＩＩ、ＩＩＩで被覆されたＰＳビーズの走査型顕微鏡（ＳＥＭ）写真をそれぞれ示している。

（被覆ステップ）
ＰＭＭＡビーズＩで被覆されたＰＳビーズ３００ｇに、ＨＡＰを含むスラリーを吹き付けた。スラリーは、３００ｇのＨＡＰ粉末と、１０５０ｇの精製水と、７４２ｇのＨＰＣ−ＳＳＬ（８％水溶液）とを混合して調製した。ＨＡＰは、８８０℃で予め仮焼したものを使用した。図２４は、ＨＡＰでさらに被覆されたＰＳビーズの走査型顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示している。
ＰＭＭＡビーズＩＩ，ＩＩＩで被覆されたＰＳビーズについても、同様にしてＨＡＰで被覆した。
蒸散ステップおよび粒子焼成ステップは、実施例１と同様にして行った。

図２５は、製造されたＨＡＰ中空粒子の内表面を撮影したＳＥＭ写真を示している。図２５から分かるように、ＨＡＰ中空粒子の内表面に、ＰＭＭＡビーズの粒径と同等の内径を有する多数の凹部が確認された。

［実施例５］
次に、医療用セラミックス多孔質体の製造方法のもう１つの実施例について説明する。
実施例４によって製造されたＨＡＰ中空粒子を用いて医療用セラミックス多孔質体を製造した。図２６は、医療用セラミックス多孔質体の製造条件を示している。図２６に示されるように、異なる製造条件２Ａ〜２Ｒで１８種類のサンプルを製造した。その他の条件は、実施例４と同様である。

図２７は、１８種類のサンプルの単位容積重量および曲げ強さを測定した結果を示している。図２７に示されるように、全てのサンプルは、実用に適した単位容積重量および曲げ強さを有することが確認された。

［実施例６］
次に、医療用セラミックス中空粒子および医療用セラミックス多孔質体の主原料の組み合わせと医療用セラミックス多孔質体の強度との関係を調べた。
図２８は、医療用セラミックス多孔質体の製造条件３Ａ〜３Ｆを示している。図２８に示されるように、医療用セラミックス中空粒子の主原料としてＨＡＰ（３−Ａ〜３−Ｃ）またはβ−ＴＣＰ（３−Ｄ〜３−Ｆ）を使用し、医療用セラミックス多孔質体の主原料としてＨＡＰを使用して、６種類のサンプルを製造した。

図２９は、条件３−Ｄ〜３−Ｆで製造された医療用セラミックス多孔質体の一例のＳＥＭ写真を示している。図３０は、図２９の四角で囲まれた部分を拡大したＳＥＭ写真である。図３０に示されるように、気孔に隣接するβ−ＴＣＰの層と、該β−ＴＣＰの層の外側に隣接するＨＡＰの層が確認された。

図３１は、条件３−Ｄ〜３−Ｆで製造された医療用セラミックス多孔質体の組成分析結果を示している。医療用セラミックス多孔質体を粉砕し、Ｘ線回折による結晶学的組成分析を行った。図３１において、白い三角はＨＡＰのピークを示し、黒い四角はβ−ＴＣＰのピークを示している。図３２は、各Ｘ線回折スペクトルから算出した、β−ＴＣＰの最強ピークの積分強度とＨＡＰの最強ピークの積分強度との比（β−ＴＣＰ／ＨＡＰ）、すなわちβ−ＴＣＰの含有率を示している。

図３３は、本実施例の６種類のサンプルの単位容積重量および曲げ強さを測定した結果を示している。図３３に示されるように、１０％〜３０％のβ−ＴＣＰを含む医療用セラミックス多孔質体（３−Ｄ〜３−Ｅ）であっても、ＨＡＰからなる医療用セラミックス多孔質体（３−Ａ〜３−Ｃ）と比べて遜色のない強度を有することが確認された。

１ 医療用セラミックス中空粒子
２ コア粒子
３ セラミックス原料層
４ 有機微粒子
ＳＡ１ 被覆ステップ
ＳＡ２ 蒸散ステップ
ＳＡ３ 粒子焼成ステップ
ＳＢ１ 混合ステップ
ＳＢ２ 成形ステップ
ＳＢ３ 成形体焼成ステップ

Claims (9)

1. コア粒子の表面をセラミックス原料で被覆する被覆ステップと、
   前記セラミックス原料で被覆されたコア粒子を加熱して該コア粒子を蒸散し、前記セラミックス原料からなる中空球状の粒子を得る蒸散ステップと、
   前記中空球状の粒子を焼成する粒子焼成ステップとを含む医療用セラミックス中空粒子の製造方法。
2. 前記セラミックス原料の主成分が、リン酸カルシウム化合物である請求項１に記載の医療用セラミックス中空粒子の製造方法。
3. 前記セラミックス原料の主成分が、β型リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）、α型リン酸三カルシウム（α−ＴＣＰ）、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、カルシウム欠損型ハイドロキシアパタイト、フルオロアパタイト、リン酸四カルシウム、リン八酸カルシウム（ＯＣＰ）、炭酸カルシウム、リン酸水素カルシウム無水和物、リン酸水素カルシウム二水和物、ＴＴＣＰ、二リン酸カルシウム、メタリン酸カルシウム、および炭酸基置換型ハイドロキシアパタイト（ＣＨＡ）のうちのいずれかである請求項２に記載の医療用セラミックス中空粒子の製造方法。
4. 前記コア粒子の粒径が、１０μｍ以上１０００μｍ以下である請求項１から請求項３のいずれかに記載の医療用セラミックス中空粒子の製造方法。
5. 前記コア粒子の粒径が、１００μｍ以上４００μｍ以下である請求項４に記載の医療用セラミックス中空粒子の製造方法。
6. 前記被覆ステップにおいて、１０μｍ以上の厚さを有する前記セラミックス原料の層を形成する請求項１から請求項５のいずれかに記載の医療用セラミックス中空粒子の製造方法。
7. 前記被覆ステップの前に、前記セラミックス原料を、前記粒子焼成ステップにおける焼成温度よりも低い温度で加熱する仮焼ステップを含む請求項１から請求項６のいずれかに記載の医療用セラミックス中空粒子の製造方法。
8. 前記被覆ステップの前に、前記コア粒子よりも小さな有機微粒子で前記コア粒子の表面を被覆する前被覆ステップを含む請求項１から請求項７のいずれかに記載の医療用セラミックス中空粒子の製造方法。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の医療用セラミックス中空粒子の製造方法によって製造された医療用セラミックス中空粒子とセラミックス原料とを混合して混合物を得る混合ステップと、
   前記混合物を成形して成形体を得る成形ステップと、
   前記成形体を焼成する成形体焼成ステップとを含む医療用セラミックス多孔質体の製造方法。