JP3231135B2 - 生体インプラント材料及びその製造方法 - Google Patents
生体インプラント材料及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、生体インプラント材料
及びその製造方法に関する。この生体インプラント材料
は、整形外科、形成外科、脳外科、口腔外科、歯科等の
医療分野に於いて人工骨補填部材として好適に利用され
得る。
及びその製造方法に関する。この生体インプラント材料
は、整形外科、形成外科、脳外科、口腔外科、歯科等の
医療分野に於いて人工骨補填部材として好適に利用され
得る。
【０００２】
【従来の技術】リン酸カルシウム化合物は生体親和性に
優れ、その焼結体は骨と化学的に結合あるいは骨に置換
される材料であることが知られている。本発明者らは既
に生体親和性が高く且つ高強度なリン酸カルシウム焼成
体の製造方法として、特公昭６０−５０７４４号公報に
おいて、カルシウム／リン原子比１.４〜１.７５のリン
酸カルシウム塩を主体とする粉末に、焼成後のリン酸カ
ルシウム焼成体に対し０.５〜１５重量％のアルカリ土
類金属酸化物−リン酸系フリットを含有せしめ、所定形
状に成形し焼成する方法を提案した。この方法により生
体親和性に優れ且つ機械的強度の高い生体インプラント
材料が得られた。これらのインプラント材料を生体に移
植すると骨組織と化学的に結合し、高強度のため容易に
破損することなく、良好な結果を示した。
優れ、その焼結体は骨と化学的に結合あるいは骨に置換
される材料であることが知られている。本発明者らは既
に生体親和性が高く且つ高強度なリン酸カルシウム焼成
体の製造方法として、特公昭６０−５０７４４号公報に
おいて、カルシウム／リン原子比１.４〜１.７５のリン
酸カルシウム塩を主体とする粉末に、焼成後のリン酸カ
ルシウム焼成体に対し０.５〜１５重量％のアルカリ土
類金属酸化物−リン酸系フリットを含有せしめ、所定形
状に成形し焼成する方法を提案した。この方法により生
体親和性に優れ且つ機械的強度の高い生体インプラント
材料が得られた。これらのインプラント材料を生体に移
植すると骨組織と化学的に結合し、高強度のため容易に
破損することなく、良好な結果を示した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の材料でも新生骨との結合には約１ヶ月を要し、更なる
生体親和性の向上、特に術後初期の骨増殖性の向上が望
まれた。またインプラント材料では多孔体が必要とされ
ることもあるが、従来の多孔体では強度が低く操作中に
破損し易く、操作性が悪いため焼成後の切削加工性が著
しく悪かった。また多孔体に薬物を含浸し生体内に補填
する場合には、多量の薬物を安定して担持し、緩慢に放
出するインプラント材が望まれていた。
の材料でも新生骨との結合には約１ヶ月を要し、更なる
生体親和性の向上、特に術後初期の骨増殖性の向上が望
まれた。またインプラント材料では多孔体が必要とされ
ることもあるが、従来の多孔体では強度が低く操作中に
破損し易く、操作性が悪いため焼成後の切削加工性が著
しく悪かった。また多孔体に薬物を含浸し生体内に補填
する場合には、多量の薬物を安定して担持し、緩慢に放
出するインプラント材が望まれていた。
【０００４】本発明の目的は、生体親和性、特に初期の
骨増殖性に優れ、且つ薬物の安定した担持にも適し、比
較的高い機械的強度も有する生体インプラント材料およ
びその製造方法を提供することにある。
骨増殖性に優れ、且つ薬物の安定した担持にも適し、比
較的高い機械的強度も有する生体インプラント材料およ
びその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】その手段は、生体インプ
ラント材料が、リン酸カルシウム系セラミックスよりな
る大きさ２０〜８００μｍの連結した粒子の群を備え、
各々の粒子の内部に２μｍ以下の連続した細孔が存在し
且つそれら粒子間に三次元的に連通した２〜２００μｍ
の気孔が存在することを特徴とする。
ラント材料が、リン酸カルシウム系セラミックスよりな
る大きさ２０〜８００μｍの連結した粒子の群を備え、
各々の粒子の内部に２μｍ以下の連続した細孔が存在し
且つそれら粒子間に三次元的に連通した２〜２００μｍ
の気孔が存在することを特徴とする。
【０００６】その適切な製造手段は、水酸アパタイト粉
末とリン酸カルシウム系フリットとの混合物からなる平
均粒子径５μｍ以下の微細なリン酸カルシウム系原料粉
末を、粒子径２０〜８００μｍの顆粒状に造粒し、１０
〜６０Ｋｇ／ｃｍ２の圧力で成形した後に７００℃〜１
４００℃で焼成することを特徴とする。
末とリン酸カルシウム系フリットとの混合物からなる平
均粒子径５μｍ以下の微細なリン酸カルシウム系原料粉
末を、粒子径２０〜８００μｍの顆粒状に造粒し、１０
〜６０Ｋｇ／ｃｍ２の圧力で成形した後に７００℃〜１
４００℃で焼成することを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明の作用は、未だ推察も含まれるが、概ね
以下の通りである。本発明インプラント材料の優れた生
体親和性は、細孔を備えた粒子が連結して形成される２
重気孔構造（バイモーダル気孔分布）による。特に、そ
の結晶構造が、水酸アパタイト（以下、「ＨＡＰ」とも
いう。）と第三リン酸カルシウム（以下、「ＴＣＰ」と
もいう。）からなる複合構造のときに２重気孔構造との
相乗効果が期待される。
以下の通りである。本発明インプラント材料の優れた生
体親和性は、細孔を備えた粒子が連結して形成される２
重気孔構造（バイモーダル気孔分布）による。特に、そ
の結晶構造が、水酸アパタイト（以下、「ＨＡＰ」とも
いう。）と第三リン酸カルシウム（以下、「ＴＣＰ」と
もいう。）からなる複合構造のときに２重気孔構造との
相乗効果が期待される。
【０００８】即ち、ＨＡＰとＴＣＰとの複合結晶構造を
例にして説明すると、この粒子の間の２〜２００μｍの
気孔は体液の侵入を容易にして新生骨の成長を促進す
る。更に粒子内の微細な連続気孔がＨＡＰ以外の構成相
であるＴＣＰの溶出を容易にして新たな気孔を形成し、
生体骨を誘導する。こうして、優れた生体親和性を発揮
する。
例にして説明すると、この粒子の間の２〜２００μｍの
気孔は体液の侵入を容易にして新生骨の成長を促進す
る。更に粒子内の微細な連続気孔がＨＡＰ以外の構成相
であるＴＣＰの溶出を容易にして新たな気孔を形成し、
生体骨を誘導する。こうして、優れた生体親和性を発揮
する。
【０００９】本インプラント材料の良好な機械的強度
は、略球形状の粒子がネックを形成して連結した組織に
よるものである。本インプラント材料は薬物を含浸する
担体にも適しており、これは気孔径分布に基因し、略球
形状の粒子の間の気孔は薬物を含浸した溶液の自由拡
散、侵入を容易にし、且つ粒子内の微細な数多くの気孔
は薬物担持のサイトになり多量の薬物の含浸を可能にす
る。逆に薬物の放出の際には、略球形状の粒子内から粒
子間への放出は粒子内の細い気孔を経由するため比較的
緩慢に長期に亘って薬物を放出し、インプラント材内部
でも一旦粒子間に放出された薬物は比較的大きい粒子間
気孔により自由拡散で迅速にインプラント材の外へ供給
される。
は、略球形状の粒子がネックを形成して連結した組織に
よるものである。本インプラント材料は薬物を含浸する
担体にも適しており、これは気孔径分布に基因し、略球
形状の粒子の間の気孔は薬物を含浸した溶液の自由拡
散、侵入を容易にし、且つ粒子内の微細な数多くの気孔
は薬物担持のサイトになり多量の薬物の含浸を可能にす
る。逆に薬物の放出の際には、略球形状の粒子内から粒
子間への放出は粒子内の細い気孔を経由するため比較的
緩慢に長期に亘って薬物を放出し、インプラント材内部
でも一旦粒子間に放出された薬物は比較的大きい粒子間
気孔により自由拡散で迅速にインプラント材の外へ供給
される。
【００１０】本インプラント材料を製造する方法におい
て、リン酸カルシウム系原料粉末としては、水酸化アパ
タイト、第三リン酸カルシウムをはじめとするリンとカ
ルシウムの内一種以上を含む原料であれば特に限定はな
い。但し、調合量の合計のカルシウム／リン（Ｃａ／
Ｐ）原子比が１.４〜１.７５であることが生体親和性の
点で好ましい。例えば、ＨＡＰのみ（単味）、又はＨＡ
Ｐ粉末と微量の炭酸カルシウムの混合粉末、又は水酸化
カルシウム粉末とＴＣＰ粉末の混合粉末が用いられる。
て、リン酸カルシウム系原料粉末としては、水酸化アパ
タイト、第三リン酸カルシウムをはじめとするリンとカ
ルシウムの内一種以上を含む原料であれば特に限定はな
い。但し、調合量の合計のカルシウム／リン（Ｃａ／
Ｐ）原子比が１.４〜１.７５であることが生体親和性の
点で好ましい。例えば、ＨＡＰのみ（単味）、又はＨＡ
Ｐ粉末と微量の炭酸カルシウムの混合粉末、又は水酸化
カルシウム粉末とＴＣＰ粉末の混合粉末が用いられる。
【００１１】特に好ましいのは、ＨＡＰ粉末とリン酸カ
ルシウム系のガラスフリット（粉末）の混合物である。
この混合粉末は焼成プロセスにより化学的に反応しフリ
ットは変化して、ＨＡＰとＴＣＰの混合結晶相、あるい
はＴＣＰ相となる。この混合粉末が非常に優れる点は、
焼成中に液相が生成し微細なＨＡＰ粉末間、および成形
した略球形状の粒子間の接合（ネック形成）を著しく促
進することである。そして、このネックの成長が高い気
孔率と機械的強度を両立させる極めて重要な因子であ
る。
ルシウム系のガラスフリット（粉末）の混合物である。
この混合粉末は焼成プロセスにより化学的に反応しフリ
ットは変化して、ＨＡＰとＴＣＰの混合結晶相、あるい
はＴＣＰ相となる。この混合粉末が非常に優れる点は、
焼成中に液相が生成し微細なＨＡＰ粉末間、および成形
した略球形状の粒子間の接合（ネック形成）を著しく促
進することである。そして、このネックの成長が高い気
孔率と機械的強度を両立させる極めて重要な因子であ
る。
【００１２】他の原料粉末でも目的のインプラント材料
は得られるが、何れの場合でも焼成体のネックの成長が
不十分で強度が低く粒子の脱落が起こりうる。このＨＡ
Ｐ粉末とリン酸カルシウム系ガラスフリット（粉末）の
混合物の場合にのみ、５０〜７０体積％の高い気孔率を
持つにも関わらず、手で擦っても粒子の脱落等は起こら
ず、指等では潰れないかなり高い強度を示した。ダイヤ
モンド砥石を用いた湿式加工では容易に破損することな
く、良好に切削加工が可能であった。
は得られるが、何れの場合でも焼成体のネックの成長が
不十分で強度が低く粒子の脱落が起こりうる。このＨＡ
Ｐ粉末とリン酸カルシウム系ガラスフリット（粉末）の
混合物の場合にのみ、５０〜７０体積％の高い気孔率を
持つにも関わらず、手で擦っても粒子の脱落等は起こら
ず、指等では潰れないかなり高い強度を示した。ダイヤ
モンド砥石を用いた湿式加工では容易に破損することな
く、良好に切削加工が可能であった。
【００１３】これらの出発原料の平均粒子径は重要で、
粒子径が５μｍを越えて大きいと粒子内の微細粉末間の
ネックが進行し難いばかりか略球形状の粒子間ネックの
成長もしない。従って、焼成体から粒子が脱落したり、
焼成体が低い強度のものとなり易い。よって、５μｍ以
下であることが必要であり、好ましくは平均粒子径３μ
ｍ以下である。尚、出発原料の粒子径が小さくなると、
インプラント材料の粒子中に形成される微細気孔の径が
小さくなる。
粒子径が５μｍを越えて大きいと粒子内の微細粉末間の
ネックが進行し難いばかりか略球形状の粒子間ネックの
成長もしない。従って、焼成体から粒子が脱落したり、
焼成体が低い強度のものとなり易い。よって、５μｍ以
下であることが必要であり、好ましくは平均粒子径３μ
ｍ以下である。尚、出発原料の粒子径が小さくなると、
インプラント材料の粒子中に形成される微細気孔の径が
小さくなる。
【００１４】これらの原料から一旦粒子径２０〜８００
μｍの略球形状の二次粒子に造粒する。この造粒法とし
てはスプレードライヤーを用いた噴霧乾燥が好ましい。
具体的には原料粉末の混合物にポリエチレンオキサイド
（ＰＥＯ）あるいはエマルジョン型アクリル系バインダ
などの有機バインダーと分散剤、水などを加えて粘度５
〜３０ｃｐのスラリーに調整し、スプレードライヤで２
０〜８００μｍのほぼ球状の二次粒子に造粒する。
μｍの略球形状の二次粒子に造粒する。この造粒法とし
てはスプレードライヤーを用いた噴霧乾燥が好ましい。
具体的には原料粉末の混合物にポリエチレンオキサイド
（ＰＥＯ）あるいはエマルジョン型アクリル系バインダ
などの有機バインダーと分散剤、水などを加えて粘度５
〜３０ｃｐのスラリーに調整し、スプレードライヤで２
０〜８００μｍのほぼ球状の二次粒子に造粒する。
【００１５】この二次粒子の径は目的とするインプラン
ト材料の構造により選ばれ、スプレードライヤーの操作
条件（粉末の濃度、スピンドルの回転速度、乾燥温度）
により制御できる。二次粒子の径が大きいとインプラン
ト材料に形成される粒子間の気孔径も大きくなる。なお
スプレードライヤーの条件によっては二次粒子内に数μ
ｍ〜数十μｍ以上の空洞ができる場合もあるが、そのま
ま使用することができる。
ト材料の構造により選ばれ、スプレードライヤーの操作
条件（粉末の濃度、スピンドルの回転速度、乾燥温度）
により制御できる。二次粒子の径が大きいとインプラン
ト材料に形成される粒子間の気孔径も大きくなる。なお
スプレードライヤーの条件によっては二次粒子内に数μ
ｍ〜数十μｍ以上の空洞ができる場合もあるが、そのま
ま使用することができる。
【００１６】この造粒したほぼ球状の二次粒子（以下、
単に「球状粒子」ともいう。）を、１〜１００Ｋｇ／ｃ
ｍ2の成形圧で金型プレス、ラバープレス、水中プレス
などの加圧成形法にて成形する。ＨＡＰ粉末とリン酸カ
ルシウム系フリットとの混合物を原料とする場合、好ま
しい成形圧は１０〜６０Ｋｇ／ｃｍ2である。これらの
成形体は、約６０〜７５％の気孔率を有する。
単に「球状粒子」ともいう。）を、１〜１００Ｋｇ／ｃ
ｍ2の成形圧で金型プレス、ラバープレス、水中プレス
などの加圧成形法にて成形する。ＨＡＰ粉末とリン酸カ
ルシウム系フリットとの混合物を原料とする場合、好ま
しい成形圧は１０〜６０Ｋｇ／ｃｍ2である。これらの
成形体は、約６０〜７５％の気孔率を有する。
【００１７】通常の緻密質のセラミックスを製造する場
合、その成形圧力は金型プレスでは５００〜８００Ｋｇ
／ｃｍ2、静水圧プレスでは１０００〜２０００Ｋｇ／
ｃｍ2であるのに対して、本発明製造方法における成形
圧力は極めて低いのが特徴である。即ち、本発明では、
造粒した球状粒子をこの様な低い圧力で成形すると、造
粒した球状粒子が潰れることなく球状粒子同士が均質に
接触する。その結果、バイモーダル気孔径分布を持った
インプラント材料が製造できるのである。
合、その成形圧力は金型プレスでは５００〜８００Ｋｇ
／ｃｍ2、静水圧プレスでは１０００〜２０００Ｋｇ／
ｃｍ2であるのに対して、本発明製造方法における成形
圧力は極めて低いのが特徴である。即ち、本発明では、
造粒した球状粒子をこの様な低い圧力で成形すると、造
粒した球状粒子が潰れることなく球状粒子同士が均質に
接触する。その結果、バイモーダル気孔径分布を持った
インプラント材料が製造できるのである。
【００１８】従って、成形圧力が１００Ｋｇ／ｃｍ2を
越えると造粒した球状粒子が潰れ目的とするバイモーダ
ルの気孔径分布が得られない。他方、成形圧力が１Ｋｇ
／ｃｍ2未満では造粒粒子同士の接触が不十分で均質な
成形体が得られず、焼成してもネックの成長が不十分と
なる。そのため、焼成体の強度が低く、切削加工に耐え
られない。
越えると造粒した球状粒子が潰れ目的とするバイモーダ
ルの気孔径分布が得られない。他方、成形圧力が１Ｋｇ
／ｃｍ2未満では造粒粒子同士の接触が不十分で均質な
成形体が得られず、焼成してもネックの成長が不十分と
なる。そのため、焼成体の強度が低く、切削加工に耐え
られない。
【００１９】尚、球状粒子間の気孔を増加させるため
に、球状粒子とほぼ同等の大きさの有機質可燃性粒子を
混入して成形しても良い。また、球状粒子を遠心分離機
にかけて遠心力で乾式成形すると、造粒した粒子に均質
に成形圧が加わり、均質な成形体を得るのに好ましい。
金型成形のように周縁部と中心部とで圧力が不均等にな
るというような不具合が生じないからである。
に、球状粒子とほぼ同等の大きさの有機質可燃性粒子を
混入して成形しても良い。また、球状粒子を遠心分離機
にかけて遠心力で乾式成形すると、造粒した粒子に均質
に成形圧が加わり、均質な成形体を得るのに好ましい。
金型成形のように周縁部と中心部とで圧力が不均等にな
るというような不具合が生じないからである。
【００２０】これら成形体を焼成温度７００℃〜１４０
０℃で焼成することにより、上記のインプラント材料が
得られる。特にＨＡＰ粉末とリン酸カルシウム系フリッ
トを用いた場合には、１０００〜１３００℃の焼成が好
ましい。焼成温度が７００℃より低いと粒子間のネック
成長が進行し難く、粒子の連結した上記インプラント材
料が得られない。１４００℃より高いと緻密化が進行し
て良好な気孔分布を有した多孔体とならない。
０℃で焼成することにより、上記のインプラント材料が
得られる。特にＨＡＰ粉末とリン酸カルシウム系フリッ
トを用いた場合には、１０００〜１３００℃の焼成が好
ましい。焼成温度が７００℃より低いと粒子間のネック
成長が進行し難く、粒子の連結した上記インプラント材
料が得られない。１４００℃より高いと緻密化が進行し
て良好な気孔分布を有した多孔体とならない。
【００２１】気孔率はその焼成温度により変化し、７０
０〜１１００℃までの焼成では緻密化は進行せず気孔を
維持し、微粒子間及び二次粒子球間のネックが成長す
る。その結果１１００℃での焼成では、二次粒子がネッ
クを形成して連結した構造が形成され、その二次粒子と
二次粒子の隙間に三次元的に連結した２〜２００μｍの
気孔が形成され、更にその二次粒子内にも原料微粒子間
のネック成長により２μｍ以下の連続した気孔が形成さ
れ、２重気孔構造を有する生体インプラント材料が得ら
れる。
０〜１１００℃までの焼成では緻密化は進行せず気孔を
維持し、微粒子間及び二次粒子球間のネックが成長す
る。その結果１１００℃での焼成では、二次粒子がネッ
クを形成して連結した構造が形成され、その二次粒子と
二次粒子の隙間に三次元的に連結した２〜２００μｍの
気孔が形成され、更にその二次粒子内にも原料微粒子間
のネック成長により２μｍ以下の連続した気孔が形成さ
れ、２重気孔構造を有する生体インプラント材料が得ら
れる。
【００２２】既に述べた様にフリットは液相となりＨＡ
Ｐ微粒子間、二次粒子間で反応して、ＨＡＰとＴＣＰの
混合結晶相となる。１１００℃を越える温度では二次粒
子内の微細気孔の量と径は徐々に減少するが、造粒した
二次粒子間の気孔は減少せず強度の向上したインプラン
ト材料が得られる。従って焼成温度は実使用時の用途に
より、気孔量と機械的強度のバランスから選定できる。
Ｐ微粒子間、二次粒子間で反応して、ＨＡＰとＴＣＰの
混合結晶相となる。１１００℃を越える温度では二次粒
子内の微細気孔の量と径は徐々に減少するが、造粒した
二次粒子間の気孔は減少せず強度の向上したインプラン
ト材料が得られる。従って焼成温度は実使用時の用途に
より、気孔量と機械的強度のバランスから選定できる。
【００２３】
−実施例１− 平均粒子径０.６μｍのＨＡＰ粉末９５重量％とリン酸
カルシウム系ガラスフリット（ＣａＯ−Ｐ2Ｏ5が９０％
モル以上）５重量％との混合粉末にポリエチレンオキサ
イド系のバインダを添加した水系のスラリーを調製し、
スプレードライヤーで平均粒子径約８０μｍのほぼ球状
の粒子を造粒した。
カルシウム系ガラスフリット（ＣａＯ−Ｐ2Ｏ5が９０％
モル以上）５重量％との混合粉末にポリエチレンオキサ
イド系のバインダを添加した水系のスラリーを調製し、
スプレードライヤーで平均粒子径約８０μｍのほぼ球状
の粒子を造粒した。
【００２４】造粒粒子をプレス金型に充填し、成形圧力
０.５〜５００Ｋｇ／ｃｍ2 の各圧力で直径１０ｍｍの
円柱試料に成形した。得られた成形体を電気炉にて昇温
速度３００℃／時間で、各温度で２時間保持の焼成を行
うことによって、試料Ｎｏ．１〜１４を製造した。これ
らの試料について、製造条件と特性を表１に示す。
０.５〜５００Ｋｇ／ｃｍ2 の各圧力で直径１０ｍｍの
円柱試料に成形した。得られた成形体を電気炉にて昇温
速度３００℃／時間で、各温度で２時間保持の焼成を行
うことによって、試料Ｎｏ．１〜１４を製造した。これ
らの試料について、製造条件と特性を表１に示す。
【００２５】
【表１】 表１にみられるように、試料Ｎｏ．１〜１４は、本発明
の範囲に属するので、２５〜７３％という高い気孔率を
有し、且つ指等で擦っても容易に粒子が脱落することの
なく、通常のハンドリングでは破損しないものであっ
た。そして、Ｘ線回折で表面の結晶相を同定したとこ
ろ、すべてＴＣＰ相（３０％）を含んだＨＡＰ−ＴＣＰ
の複合結晶相となっていた。従って、これら試料と同質
の構造体は、高強度且つ生体親和性に優れたインプラン
ト材料となることが明らかとなった。
の範囲に属するので、２５〜７３％という高い気孔率を
有し、且つ指等で擦っても容易に粒子が脱落することの
なく、通常のハンドリングでは破損しないものであっ
た。そして、Ｘ線回折で表面の結晶相を同定したとこ
ろ、すべてＴＣＰ相（３０％）を含んだＨＡＰ−ＴＣＰ
の複合結晶相となっていた。従って、これら試料と同質
の構造体は、高強度且つ生体親和性に優れたインプラン
ト材料となることが明らかとなった。
【００２６】次に図１及び図２に代表的な組織（試料Ｎ
ｏ.５と試料Ｎｏ．１２）の走査型電子顕微鏡（以下、
「ＳＥＭ」と略記する。）観察写真を示す。図１（試料
Ｎｏ．５）及び図２（試料Ｎｏ．１２）より、本発明に
属する試料は、約８０μｍのリン酸カルシウム系セラミ
ックスの二次粒子が連結した構造からなり、その二次粒
子の隙間に三次元的に連結した１０〜数十μｍ程度の気
孔を有していることが、判明した。しかも個々の二次粒
子は微細な連結した一次粒子からなっており、少なくと
も１μｍ以下の連通した気孔が観察された。すなわち、
試料全体として２重（バイモーダル）気孔分布構造を備
えることが確認された。Ｎｏ１２では粒子内の緻密化が
進行している。
ｏ.５と試料Ｎｏ．１２）の走査型電子顕微鏡（以下、
「ＳＥＭ」と略記する。）観察写真を示す。図１（試料
Ｎｏ．５）及び図２（試料Ｎｏ．１２）より、本発明に
属する試料は、約８０μｍのリン酸カルシウム系セラミ
ックスの二次粒子が連結した構造からなり、その二次粒
子の隙間に三次元的に連結した１０〜数十μｍ程度の気
孔を有していることが、判明した。しかも個々の二次粒
子は微細な連結した一次粒子からなっており、少なくと
も１μｍ以下の連通した気孔が観察された。すなわち、
試料全体として２重（バイモーダル）気孔分布構造を備
えることが確認された。Ｎｏ１２では粒子内の緻密化が
進行している。
【００２７】図３及び図４に試料Ｎｏ.５及び試料Ｎ
ｏ．１２の水銀圧入法による細孔径分布をそれぞれ示し
た。それによると数μｍ〜１００（装置限界）μｍの大
きい気孔と２μｍ以下の微細気孔のバイモーダルの気孔
分布が見られた。このことは、図１及び図２で示したＳ
ＥＭの観察結果と基本的に一致する。ただし、水銀圧入
法による細孔径分布では、その原理上、連続した気孔の
最も狭い気孔径と平衡な圧力で圧入が律速されるため
（インクボトム効果）、大気孔が著しく過小評価されて
いる。従って、水銀圧入法による実際の分布の定量は不
可能で、ＳＥＭの観察結果のほうが信頼性が高いと考え
られる。
ｏ．１２の水銀圧入法による細孔径分布をそれぞれ示し
た。それによると数μｍ〜１００（装置限界）μｍの大
きい気孔と２μｍ以下の微細気孔のバイモーダルの気孔
分布が見られた。このことは、図１及び図２で示したＳ
ＥＭの観察結果と基本的に一致する。ただし、水銀圧入
法による細孔径分布では、その原理上、連続した気孔の
最も狭い気孔径と平衡な圧力で圧入が律速されるため
（インクボトム効果）、大気孔が著しく過小評価されて
いる。従って、水銀圧入法による実際の分布の定量は不
可能で、ＳＥＭの観察結果のほうが信頼性が高いと考え
られる。
【００２８】−実施例２〜３− 原料粉末として、平均粒子径０.６μｍのＨＡＰ粉末９
９重量％と炭酸カルシウム１重量％との混合粉末を用い
た以外は実施例１と同様に実施例２の試料を製造した。
その特性を製造条件とともに試料Ｎｏ．１５〜２０とし
て表２に示す。
９重量％と炭酸カルシウム１重量％との混合粉末を用い
た以外は実施例１と同様に実施例２の試料を製造した。
その特性を製造条件とともに試料Ｎｏ．１５〜２０とし
て表２に示す。
【００２９】原料粉末として、平均粒子径０.６μｍの
ＨＡＰ粉末８５重量％とリン酸カルシウム系ガラスフリ
ット（ＣａＯ−Ｐ2Ｏ5が９０％モル以上）１５重量％の
混合粉末を用いた以外は実施例１と同様に実施例３の試
料を製造した。その特性を製造条件とともに試料Ｎｏ．
２１〜２６として表２に示す。
ＨＡＰ粉末８５重量％とリン酸カルシウム系ガラスフリ
ット（ＣａＯ−Ｐ2Ｏ5が９０％モル以上）１５重量％の
混合粉末を用いた以外は実施例１と同様に実施例３の試
料を製造した。その特性を製造条件とともに試料Ｎｏ．
２１〜２６として表２に示す。
【００３０】
【表２】 実施例２の試料は、ほぼ球状の二次粒子が連結したバイ
モーダル気孔径分布の多孔体が得られたものの、表２中
に示した様に、実施例１のものと比較すると指で軽く擦
っても粒子の脱落が起こり易く、機械的強度もやや低か
った。
モーダル気孔径分布の多孔体が得られたものの、表２中
に示した様に、実施例１のものと比較すると指で軽く擦
っても粒子の脱落が起こり易く、機械的強度もやや低か
った。
【００３１】実施例３の試料は、実施例１と同様に、ほ
ぼ球状の二次粒子が連結したバイモーダル気孔径分布の
良好な多孔体が得られ、指で軽く擦っても粒子の脱落は
起こらず、機械的強度も高かった。実施例１との違いは
その構成される結晶相がＴＣＰであることであった。
ぼ球状の二次粒子が連結したバイモーダル気孔径分布の
良好な多孔体が得られ、指で軽く擦っても粒子の脱落は
起こらず、機械的強度も高かった。実施例１との違いは
その構成される結晶相がＴＣＰであることであった。
【００３２】−比較例１〜５− 実施例１または実施例３と同様の原料粉末を用い、成形
圧０.５Ｋｇ／ｃｍ2で比較例１の試料を製造した。その
特性を製造条件とともに試料Ｎｏ．２７〜３０として表
３に示す。実施例１と同様の原料粉末を用い、成形圧５
００Ｋｇ／ｃｍ2で比較例２の試料を製造した。その特
性を製造条件とともに試料Ｎｏ．３１，３２として表３
に示す。
圧０.５Ｋｇ／ｃｍ2で比較例１の試料を製造した。その
特性を製造条件とともに試料Ｎｏ．２７〜３０として表
３に示す。実施例１と同様の原料粉末を用い、成形圧５
００Ｋｇ／ｃｍ2で比較例２の試料を製造した。その特
性を製造条件とともに試料Ｎｏ．３１，３２として表３
に示す。
【００３３】原料粉末として、平均粒子径７μｍのＨＡ
Ｐ粉末９５重量％とリン酸カルシウム系ガラスフリット
５重量％との混合粉末を用いて、実施例１と同様に比較
例３の試料を製造した。その特性を製造条件とともに試
料Ｎｏ．３３，３４として表３に示す。
Ｐ粉末９５重量％とリン酸カルシウム系ガラスフリット
５重量％との混合粉末を用いて、実施例１と同様に比較
例３の試料を製造した。その特性を製造条件とともに試
料Ｎｏ．３３，３４として表３に示す。
【００３４】実施例１と同じ原料粉末を用い、造粒粒子
の平均粒子径を約１０μｍとして実施例１と同様に比較
例４の試料を製造した。その特性を製造条件とともに試
料Ｎｏ．３５，３６として表３に示す。実施例１と同様
であるが、その焼成温度を５００℃として比較例５の試
料を製造した。その特性を製造条件とともに試料Ｎｏ．
３７，３８として表３に示す。
の平均粒子径を約１０μｍとして実施例１と同様に比較
例４の試料を製造した。その特性を製造条件とともに試
料Ｎｏ．３５，３６として表３に示す。実施例１と同様
であるが、その焼成温度を５００℃として比較例５の試
料を製造した。その特性を製造条件とともに試料Ｎｏ．
３７，３８として表３に示す。
【００３５】
【表３】 表３にみられるように、比較例１の試料は、粒子が脱落
し、強度も低く、ハンドリングに耐える焼成体ではなか
った。これは、造粒粒子の均質な接触・充填が困難で、
成形体中に大きな空洞が生じたことによると考えられ
る。
し、強度も低く、ハンドリングに耐える焼成体ではなか
った。これは、造粒粒子の均質な接触・充填が困難で、
成形体中に大きな空洞が生じたことによると考えられ
る。
【００３６】比較例２の試料は、成形時に造粒粒子が潰
れ高密度の成形体となり、１１００℃で焼成すると単一
気孔径の多孔体、１３００℃で焼成すると気孔の無い緻
密な高強度インプラント材料となった。比較例３の試料
は、焼成体の強度が何れも低く、指で擦ると粒子が容易
に脱落し、軽いハンドリングでも形状を保持しなかっ
た。これは、原料粉末間および球状粒子間のネックの成
長がほとんど進行しなかったことによると考えられる。
れ高密度の成形体となり、１１００℃で焼成すると単一
気孔径の多孔体、１３００℃で焼成すると気孔の無い緻
密な高強度インプラント材料となった。比較例３の試料
は、焼成体の強度が何れも低く、指で擦ると粒子が容易
に脱落し、軽いハンドリングでも形状を保持しなかっ
た。これは、原料粉末間および球状粒子間のネックの成
長がほとんど進行しなかったことによると考えられる。
【００３７】比較例４の試料は、焼成体中に径の大きい
気孔がほとんど形成されず単一気孔径のインプラント材
料となった。比較例５の試料は、焼成体のネックの成長
は起こらず、粒子の脱落が起こり容易に破損した。
気孔がほとんど形成されず単一気孔径のインプラント材
料となった。比較例５の試料は、焼成体のネックの成長
は起こらず、粒子の脱落が起こり容易に破損した。
【００３８】−比較例６− 実施例１と同様であるが、その焼成温度を１５００℃と
して試料を製造した。その結果、成形圧に関わらず緻密
化が進行し、三次元に連結した気孔もなく閉気孔が残存
するだけであった。
して試料を製造した。その結果、成形圧に関わらず緻密
化が進行し、三次元に連結した気孔もなく閉気孔が残存
するだけであった。
【００３９】
【発明の効果】機械的強度が高く、しかも生体親和性が
良好で、且つ薬物の担持性にも優れた生体インプラント
材料として有用である。
良好で、且つ薬物の担持性にも優れた生体インプラント
材料として有用である。
【図１】実施例１の試料Ｎｏ．５の粒子構造を示すもの
で、（Ａ）は、倍率２００、（Ｂ）は、倍率２０００の
走査型電子顕微鏡写真である。
で、（Ａ）は、倍率２００、（Ｂ）は、倍率２０００の
走査型電子顕微鏡写真である。
【図２】実施例１の試料Ｎｏ．１２の粒子構造を示すも
ので、（Ａ）は、倍率２００、（Ｂ）は、倍率２０００
の走査型電子顕微鏡写真である。
ので、（Ａ）は、倍率２００、（Ｂ）は、倍率２０００
の走査型電子顕微鏡写真である。
【図３】実施例１の試料Ｎｏ．５の気孔径分布を水銀圧
入法により測定した結果を示すグラフである。
入法により測定した結果を示すグラフである。
【図４】実施例１の試料Ｎｏ．１２の気孔径分布を水銀
圧入法により測定した結果を示すグラフである。
圧入法により測定した結果を示すグラフである。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61L 27/00 C01B 25/32
Claims (3)
- 【請求項１】 リン酸カルシウム系セラミックスよりな
る大きさ２０〜８００μｍの連結した粒子の群を備え、
各々の粒子の内部に２μｍ以下の連続した細孔が存在し
且つそれら粒子間に三次元的に連通した２〜２００μｍ
の気孔が存在することを特徴とする生体インプラント材
料。 - 【請求項２】 リン酸カルシウム系セラミックスが主た
る結晶相として水酸アパタイト及び第三リン酸カルシウ
ムを含むものである請求項１ に記載の生体インプラン
ト材料。 - 【請求項３】 水酸アパタイト粉末とリン酸カルシウム
系フリットとの混合物からなる平均粒子径５μｍ以下の
微細なリン酸カルシウム系原料粉末を、粒子径２０〜８
００μｍの顆粒状に造粒し、１０〜６０Ｋｇ／ｃｍ２の
圧力で成形した後に７００℃〜１４００℃で焼成するこ
とを特徴とする生体インプラント材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11414493A JP3231135B2 (ja) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | 生体インプラント材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11414493A JP3231135B2 (ja) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | 生体インプラント材料及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06296676A JPH06296676A (ja) | 1994-10-25 |
| JP3231135B2 true JP3231135B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=14630251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11414493A Expired - Lifetime JP3231135B2 (ja) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | 生体インプラント材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3231135B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8173149B2 (en) | 2001-03-02 | 2012-05-08 | Stryker Corporation | Method for producing porous β-tricalcium phosphate granules |
| CN102053392B (zh) * | 2010-12-16 | 2012-10-10 | 福州高意光学有限公司 | 一种高功率激光衰减器 |
| US8765189B2 (en) | 2011-05-13 | 2014-07-01 | Howmedica Osteonic Corp. | Organophosphorous and multivalent metal compound compositions and methods |
| US9265857B2 (en) | 2010-05-11 | 2016-02-23 | Howmedica Osteonics Corp. | Organophosphorous, multivalent metal compounds, and polymer adhesive interpenetrating network compositions and methods |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3400740B2 (ja) * | 1999-04-13 | 2003-04-28 | 東芝セラミックス株式会社 | リン酸カルシウム系多孔質焼結体およびその製造方法 |
| US6713420B2 (en) | 2000-10-13 | 2004-03-30 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | Porous ceramics body for in vivo or in vitro use |
| JP2003062061A (ja) * | 2001-08-22 | 2003-03-04 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 生体インプラント材料及びその製造方法 |
| JP2007001865A (ja) * | 2003-09-16 | 2007-01-11 | Ltt Bio-Pharma Co Ltd | 脂溶性薬物封入微粒子、その製造法およびそれを含有する製剤 |
-
1993
- 1993-04-16 JP JP11414493A patent/JP3231135B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8173149B2 (en) | 2001-03-02 | 2012-05-08 | Stryker Corporation | Method for producing porous β-tricalcium phosphate granules |
| US9265857B2 (en) | 2010-05-11 | 2016-02-23 | Howmedica Osteonics Corp. | Organophosphorous, multivalent metal compounds, and polymer adhesive interpenetrating network compositions and methods |
| US10286102B2 (en) | 2010-05-11 | 2019-05-14 | Howmedica Osteonics Corp | Organophosphorous, multivalent metal compounds, and polymer adhesive interpenetrating network compositions and methods |
| CN102053392B (zh) * | 2010-12-16 | 2012-10-10 | 福州高意光学有限公司 | 一种高功率激光衰减器 |
| US8765189B2 (en) | 2011-05-13 | 2014-07-01 | Howmedica Osteonic Corp. | Organophosphorous and multivalent metal compound compositions and methods |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06296676A (ja) | 1994-10-25 |
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