JP5417648B2 - 高純度βＴＣＰ微粉末の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、新規な高純度βＴＣＰ（β相リン酸三カルシウム）微粉末の製造方法に関する。

リン酸カルシウムは、骨、歯等の成分又はその類似成分であることから、親和性が高く、また生体拒絶反応が少ないことから、生体材料用途、特に整形外科、歯科分野では欠かせない材料となっている。リン酸カルシウムの中でも、特にヒドロキシアパタイト、βＴＣＰ、αＴＣＰ、第二リン酸カルシウム、リン酸四カルシウム（ＴＴＣＰ）等が汎用化され、それぞれの物質ごとの特性を利用して各種の用途に使い分けられている。とりわけ、βＴＣＰは、整形外科、歯科分野等において、その高い生体親和性から骨又は歯の補填剤をはじめ、各種のインプラント等として重用されている。この場合、用途に応じてβＴＣＰ単独で使用されることもあれば、他のリン酸カルシウム（例えばヒドロキシアパタイト、αＴＣＰ、無水リン酸カルシウム（ＤＣＰ））が配合されたもの等がある。

βＴＣＰを配合した補填剤には、顆粒等の塊状又はペースト状に加工されたものが市販されている。顆粒状補填剤のものは顆粒に気孔が形成されており、細胞が入りやすくなっていて体内の再生機構を補助する設計になっているものがあり、ペースト状補填剤は注射器等に入れ、これを欠損部に注入させて直接埋める方法で使用される。

βＴＣＰを原料とする補填剤の製造方法としては、例えば１）βＴＣＰの粉末原料を他原料と配合し、混練した後、α転移が起きない境界線の温度まで再焼成して焼結硬化させ顆粒等の塊状に成型する方法、２）βＴＣＰの粉末原料を他原料と配合し、混練した後、焼結させずにペースト化する方法、３）湿式で反応合成されたリン酸カルシウムの沈殿をβ転移させる前に、成型し、焼成焼結によってβ転移させる方法等がある。

このような補填剤のβＴＣＰ原料に要求される品質としては、高純度であることに加え、加工しやすいことが要求される。βＴＣＰが高純度であることは生体内に長期間埋め込まれる用途において、安全性の視点から特に重要である。また、βＴＣＰはペースト状又は顆粒等の塊状で提供されることがほとんどであるため、原料の加工のしやすさ（加工性）という点も重要であり、実際に加工メーカー側からのニーズも高い。ちなみに、最も汎用されている原料の形態は微粒子粉末である。特に平均粒子径１〜３μｍ程度の微粉末のニーズが一般的に高い。平均粒子径が大きすぎると配合の分散性及び均一性が悪くなり、逆に小さくなりすぎると粉末の吸油量が増大し、配合後の加工性に影響する。例えば、ペースト商品の場合は粘度が上昇しすぎて使いづらくなったり、有機バインダーと混練して顆粒製品を調製する過程においても溶媒又は添加剤を必要量以上に加えなければ加工ができなくなる。従って、市販されているβＴＣＰの粉末品は平均粒子径１〜３μｍのものが最も多くなっているのが現状である。また、βＴＣＰ粉末の比表面積も、加工性に影響を与える重要な指標であると考えられており、一般に１〜５ｍ^２／ｇの低比表面積品のニーズが高い。比表面積は焼成温度により調整が可能であり、焼成温度を上昇させるほど比表面積は低下するが、ユーザーの用途に応じて適度な調整が行われる。比表面積が大きすぎると溶媒や添加剤の吸油性が大きくなり、混練造粒のハンドリング性が悪くなったり、ペースト製品の粘度が高すぎて注射器の排出圧力が高くなりすぎ、商品価値を落としかねない。これに対し、比表面積が小さすぎると焼結時の収縮率が低下するので、製品の硬度不足を招く。なお、１〜５ｍ^２／ｇの低比表面積品を得るためには焼成温度は約８００〜９５０℃の温度範囲とされているが、焼成条件、原料不純物レベルによって影響されるので必ずしもこの範囲に入るとは限らない。

βＴＣＰは、Ｃａ/Ｐのモル比が１．５０（又は３/２）であるリン酸カルシウムであり、条件によって差異はあるが、通常は７００℃以上の温度でβ相に転移させて生成させる。さらに温度を上げていくと、条件によって転移点に差はあるが、１１００℃付近からα相への転移が始まり、α、β２相の混晶を経て、最終的にはαＴＣＰの単相の化合物ができる。すなわち、βＴＣＰの製造には、ある程度の高温で焼成する工程が必要になる。また、焼成前にＣａ／Ｐのモル比を１．５０に正確に調整しておくことは重要であり、Ｃａ/Ｐ＜１．５０になると焼成後、副産物であるピロリン酸カルシウム（Ｃａ／Ｐ＝１．０）が不純物として混入し、逆にＣａ／Ｐ＞１．５０になると焼成後、副産物であるヒドロキシアパタイト（Ｃａ／Ｐ＝１．６７）が不純物として必ず混入する結果になる。

βＴＣＰの粉末を製造する方法としては、種々の手法が提案されている。例えば、水酸化カルシウム粉体と、リン酸水素カルシウム粉体とを、リンに対するカルシウムのモル比（Ｃａ／Ｐ）が１．４５〜１．７２となるように配合して原料体を調製する工程と、得られた原料体を混合粉砕処理してソフトメカノケミカル複合化反応を生起せしめてリン酸カルシウム前駆体を調製する工程と、得られた前駆体を６００℃以上の温度で熱処理することによりリン酸カルシウム粉体を調製する工程とを有することを特徴とするリン酸カルシウム粉体の製造方法が知られている（特許文献１）

その他にも、リン酸水素カルシウムと炭酸カルシウムを含む混合スラリーをポットミルで２４時間粉砕・反応させた後、スラリーを乾燥後、７５０℃で１時間焼成することによりβＴＣＰ粉末を得る方法が提案されている（非特許文献１）。

国際公開ＷＯ００／５８２１０

窯業協会誌９４［９］，ｐｐ７８−８２，１９８６

しかしながら、前記のような従来技術では、より不純物の少ないβＴＣＰの微粉末を得る上でさらなる改良が必要である。すなわち、前記の非特許文献１又は特許文献１に示す方法は、メカノケミカル法とも呼ばれ、Ｃａ／Ｐ比を１．５０に調整することが容易であるというメリットがある。ところが、これらの方法では、カルシウム原料とリン酸原料とを反応させるために、焼成前に長時間にわたりボールミル等の粉砕機で滞留させることから、たとえ高純度の原料を用いたとしても、粉砕機材質の摩耗粉が比較的多量に混入するという欠点がある。

一般に、βＴＣＰ中に混在する不純物としては、不純物の由来源で分類すると、１）原料由来；Ｍｇ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｓｉ等の原料中に含まれる不純物、２）反応由来；ヒドロキシアパタイト、ピロリン酸カルシウム（反応のＣａ/Ｐ比がずれたら発生する）、３）設備由来；酸不溶解物（セラミック）、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、又は製品への着色がある。

この３つの分類の中で、前記１）の原料由来の不純物については、高価ではあるが高純度原料を購入することで確実に回避できる。また、前記２）の反応由来の不純物は、焼成工程前に中間チェックを行い、Ｃａ／Ｐが１．５０になるまで丹念に調整を繰り返す手間さえ惜しまなければ決して回避が難しいことではない。これに対し、前記３）の設備由来の不純物だけは、βＴＣＰの強い研磨性も相まって、より微細な粉末を得るために機械的に粉砕しようとするとそれだけ混入リスクが高くなり、その混入を回避することはきわめて困難となる。すなわち、加工性に優れるβＴＣＰ粉末を得ようとすれば純度が低下するリスクを背負わなければならない。

ここに、βＴＣＰの微粒子を得るためには、機械的に二次粉砕を行う手段と、水中で反応沈殿の基本粒子を小さくする条件を工夫し、その粒子サイズを原料加工の時まで維持する手段の二通りが考えられる。

前者の手段としては粉砕機を用いる方法がセオリーであるが、市販の粉砕機も千差万別でそれぞれ一長一短あるため、βＴＣＰにどの粉砕機が適しているという明確な知見は見当たらない。粉砕したい材料を直接ハンマー等で叩いたり（例えばパルベライザー）カッターで削ったりする原理のもの（例えばグローミル）は、設備コストに対応する処理能力の比較的高い粉砕機であるものの、βＴＣＰ粉末自体の粘性あるいは設備への付着性が邪魔をして、対象物へのハンマーの接触が全体的に及ばないため、粉砕ムラが起こり、粗粒子が残存することから、結局は粒子径の揃った微粉末を得ることは困難である。このため、例えばペースト等の調製に適した平均粒子径１〜３μｍ、最大粒子径１０μｍ以下の均一粒度分布を得ることは難しい。

また、磨砕式（例えばボールミル）は、βＴＣＰ粉末自体の粘性あるいは設備への付着性が問題となるが、滞留時間を長くすれば前記のような平均粒子径１〜３μｍの均一粒度を得ることは可能である反面、粉砕装置接粉部材質の磨耗粉が混入する確率が高くなる。

超微粉砕機として知られているカウンター式ジェットミルは粒子同士を衝突させる方式であることから粉砕装置接粉部への衝撃比率は小さく、磨耗粉が混入する確率の比較的小さい粉砕機である。しかし、これもβＴＣＰ粉末自体の弾力性から効率が悪く、平均粒子径１〜３μｍの均一粒度を得るためには処理量を抑える必要があるうえ、粉砕装置接粉部への衝撃比率は小さいながらも多少の磨耗粉の混入リスクを背負わなければならない。また、この粉砕設備自体も処理能力に対する設備費用が大変高価になるという欠点がある。

次に、後者の手段は、粉砕機が必要ないので、コンタミのリスクは大幅に低減できる。しかし、反応後の脱水時の二次凝縮を避けるため、一単位の反応粒子サイズを均一に揃えることが必要になる。その結果、粒子間の空域容積が大きくなるため、得られた粉末の嵩容積が高く、それにより吸油量、吸溶媒量が多くなって、加工性が悪くなるという結果を招く。

以上のような観点より、結論としては、加工性等を考慮した場合の微粒子化には粉砕という手段は避けられず、従って不純物の混入を阻止するにしても限界があるとされている。このため、これまで以上に高純度のβＴＣＰ微粉末を製造するための新たな技術の開発が切望されている。

従って、本発明の主な目的は、従来品よりも高純度のβＴＣＰ微粉末を提供することにある。

本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の工程からなる方法を採用することにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、下記の高純度βＴＣＰ微粉末の製造方法に係る。
１． 高純度βＴＣＰ微粉末を製造する方法であって、
１）水中でリン酸イオンとカルシウム塩とを反応させることによりリン酸三カルシウムを含むスラリーを生成させる第１工程、
２）前記スラリー又はそれより得られる湿潤固形分を平均粒子径２．１〜３μｍ及び最大粒子径１０μｍ以下となるように湿式粉砕することによって、固形分として微粉末を含む湿式粉砕処理物を調製する第２工程、
３）前記湿式粉砕処理物を焼成することによりβＴＣＰ微粉末を得る第３工程
を含む、高純度βＴＣＰ微粉末の製造方法。
２． 前記スラリー又はそれより得られる湿潤固形分の水分含有量が６０重量％以上である、前記項１に記載の製造方法。
３． 湿式粉砕の溶媒が水及びアルコールの少なくとも１種である、前記項１に記載の製造方法。
４． 湿式粉砕の溶媒が水である、前記項１に記載の製造方法。
５． 第３工程に先立って、前記湿式粉砕処理物に対して乾燥処理を施す、前記項１に記載の製造方法。
６． 乾燥処理を施した後にさらに乾式解砕処理を行う、前記項５に記載の製造方法。
７． 高純度βＴＣＰ微粉末が平均粒子径２．１〜３μｍ及び最大粒子径１０μｍ以下であり、かつ、塩酸不溶解分が１００重量ｐｐｍ以下である、前記項１に記載の製造方法。
８． 前記スラリー又はそれより得られる湿潤固形分の固形分の結晶化度が７５％以下である、前記項１に記載の製造方法。
９． 高純度βＴＣＰ微粉末の前駆体を製造する方法であって、
１）水中でリン酸イオンとカルシウム塩とを反応させることによりリン酸三カルシウムを含むスラリーを生成させる第１工程、
２）前記スラリー又はそれより得られる湿潤固形分を平均粒子径２．１〜３μｍ及び最大粒子径１０μｍ以下となるように湿式粉砕することによって、固形分として微粉末を含む湿式粉砕処理物を調製する第２工程、
を含む、高純度βＴＣＰ微粉末の前駆体の製造方法。
１０． 前記スラリー又はそれより得られる湿潤固形分の水分含有量が６０重量％以上である、前記項９に記載の製造方法。
１１． 湿式粉砕の溶媒が水及びアルコールの少なくとも１種である、前記項９に記載の製造方法。
１２． 前駆体が、スラリー、湿潤固形分又は乾燥粉末の形態である、前記項９に記載の製造方法。
１３． 前記スラリー又はそれより得られる湿潤固形分の固形分の結晶化度が７５％以下である、前記項９に記載の製造方法。
１４． 平均粒子径２．１〜３μｍ及び最大粒子径１０μｍ以下であり、かつ、塩酸不溶解分が１００重量ｐｐｍ以下であることを特徴とする高純度βＴＣＰ微粉末。
１５． Ｆｅ含有量が４重量ｐｐｍ以下、Ｃｒ含有量が２重量ｐｐｍ以下である、前記項１４に記載の高純度βＴＣＰ微粉末。
１６． 比表面積が５ｍ^２／ｇ以下である、前記項１４に記載の高純度βＴＣＰ微粉末。

本発明の製造方法は、特に、βＴＣＰの前駆体として生成したリン酸三カルシウムを含むスラリー又はそれより得られる湿潤固形分を湿式粉砕することにより、設備由来（特に粉砕機由来）の不純物の混入を大幅に低減ないしは防止することができるため、微粉末であるにもかかわらず、より高純度なβＴＣＰ微粉末を提供することができる。また、同時に、粉砕機への負荷も低減できるので、設備的・経済的にも有利な方法である。

本発明の製造方法によれば、高純度なβＴＣＰ微粉末を得ることができるが、例えば平均粒子径１〜３μｍ、最大粒子径１０μｍ以下という粒度を有する微粉末を調製することもできる。すなわち、加工性に優れた微粉末を製造することもできる。このような微粉末は、例えばペースト用微粉末等として好適に用いることができる。

本発明の製造方法による高純度βＴＣＰ微粉末又はそれを含むペーストは、特に生体材料として好適に用いることができる。例えば、人工骨、人工関節、人工歯根等のインプラント材料のほか、骨充填剤、骨補填剤等にも使用することができる。その他にも、歯科用途（歯磨き粉等）、研磨用材料等にも有用である。

１．高純度βＴＣＰ微粉末の製造方法
本発明の高純度βＴＣＰ微粉末の製造方法（本発明製造方法）は、
１）水中でリン酸イオンとカルシウムイオンとを反応させることによりリン酸三カルシウムを含むスラリーを生成させる第１工程、
２）前記スラリー又はそれより得られる湿潤固形分を湿式粉砕することによって、固形分として微粉末を含む湿式粉砕処理物を調製する第２工程、
３）前記湿式粉砕処理物を焼成することによりβＴＣＰ微粉末を得る第３工程
を含むことを特徴とする。

第１工程
第１工程では、水中でリン酸イオンとカルシウム塩とを反応させることによりリン酸三カルシウムを含むスラリーを生成させる。

リン酸イオン供給源としては、例えばリン酸、水溶性のリン酸塩等を用いることができる。より具体的には、リン酸、リン酸アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム及びリン酸二水素アンモニウムの少なくとも１種を好適に用いることができる。

また、カルシウム塩源としては、カルシウム化合物であれば特に限定されず、無機酸又は有機酸のカルシウム塩を好適に用いることができる。より具体的には、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、グルコン酸カルシウム及び酢酸カルシウムの少なくとも１種を好適に用いることができる。

これらのリン酸イオン供給源となる化合物とカルシウム塩供給源となる化合物を水に溶解又は懸濁させることによって、リン酸イオンとカルシウム塩とを反応させることができる。この場合、１つの水中に両者を同時又は順次に配合する方法のほか、予めそれぞれの水溶液又は懸濁液を調製した後にこれら水溶液又は懸濁液を混合する方法等を採用することができる。混合する際は、攪拌しながら反応させることが好ましい。攪拌は、公知の攪拌装置等を使用することができる。

リン酸イオン供給源となる化合物とカルシウム塩供給源となる化合物の配合割合は、用いる化合物の種類に応じて化学量論比となるような割合で反応させれば良い。また、その濃度も特に限定されず、通常０．１〜４０重量％の範囲内で適宜調整すれば良い。

リン酸イオンとカルシウム塩との反応に際しては、ｐＨを２〜１０の範囲内に調整することにより沈殿物を生成させれば良い。ｐＨ調整剤としては、例えばアンモニア、硝酸、塩酸等の少なくとも１種を好適に用いることができる。反応温度は特に制限されないが、通常０〜８０℃程度とすれば良い。

第２工程
第２工程では、前記スラリー又はそれより得られる湿潤固形分を湿式粉砕することによって、固形分として微粉末を含む湿式粉砕処理物を調製する。すなわち、βＴＣＰへの結晶化に先立って、その前駆体（反応生成物）であるリン酸三カルシウムを含むスラリー又はそれにより得られる湿潤固形分に対して湿式粉砕処理を施すことが本発明の特徴の一つである。本発明では、第２工程の湿式粉砕が高純度βＴＣＰ微粉末を製造するのに必須である。また、このタイミングにおける湿式粉砕が最も生産効率（粉砕効率）が高く、粉砕設備への衝撃が最も小さくできるという利点も兼ね備えている。

かかる見地より、前記スラリー又はそれより得られる湿潤固形分の固形分は、その結晶化度が低い方が好ましい。従って、結晶化度は、通常７５％以下とし、特に７０％以下であるスラリーことが好ましい。すなわち、固形分の結晶化度が７５％以下である前記スラリー又は湿潤固形分を第２工程の湿式粉砕処理を施すことが好ましい。このような結晶化度のスラリー又は湿潤固形物は、例えば、第１工程で得られたスラリーそのもの又は前記スラリーについてその固形分の結晶化度を７５％以下に維持しつつ水分量が調整された湿潤固形分を好適に用いることができる。

第２工程におけるスラリー又はそれより得られる湿潤固形分（含水固形分）の水分含有量は、特に限定されないが、通常は５重量％以上、好ましくは３０重量％以上、より好ましくは６０重量％以上とすれば良い。なお、前記水分含有量の上限値は９５重量％程度とすれば良い。

第２工程において、第１工程で生成したスラリーを湿式粉砕する場合は、スラリーをそのまま粉砕処理すれば良い。また、本発明では、前記スラリーのほか、前記スラリーから得られる湿潤固形分を使用しても良い。湿潤固形分として、前記の通り、例えば前記スラリーの固形分の結晶化度を７５％以下に維持しつつ水分量が調整されたものを好適に用いることができる。湿潤固形分を湿式粉砕する場合としては、まず前記反応スラリーから固液分離により湿潤沈殿物を得た後、１）前記湿潤沈殿物をそのまま粉砕処理する方法、２）前記湿潤沈殿物を水に懸濁させて得られる懸濁液を粉砕処理する方法、３）前記湿潤沈殿物を水洗した後に粉砕処理する方法、４）前記湿潤沈殿物を水洗した後に水に懸濁させて得られる懸濁液を粉砕処理する方法等のいずれも採用することができる。これらの方法において、前記の固液分離方法、水洗方法、懸濁方法等は公知の方法に従って実施することができる。

湿式粉砕の方法は特に制限されず、例えば衝撃、せん断式、磨砕式、圧縮、振動等のいずれの方式によるものであっても良い。また、装置上の分類としても、例えば高圧流体衝突ミル、高速回転スリットミル、アトライター、ボールミル、ビーズミル、ロールミル、リング状粉砕媒体ミル、高速旋回薄膜ミル等のいずれの装置であっても良い。これらの装置自体は公知又は市販のものを使用することができる。

これらの湿式粉砕装置の中でも、本発明では、例えばビーズミルを好適に用いることができる。ビーズミルによる場合は、溶媒として水及び有機系溶媒の少なくとも１種を用いることが好ましく、特に水及びアルコールの少なくとも一種を用いることがより好ましい。メディアとしては、限定的ではないが、例えばジルコニア系材料からなるビーズを好適に用いることができる。ビーズの大きさは直径０．５〜２ｍｍ程度とすれば良い。ビーズの充填量は、用いる装置の種類等に応じて４０〜８０％程度の範囲内で適宜調整すれば良い。

湿式粉砕の程度は、所望の微粉末の平均粒子径、粒度分布等に応じて適宜調節することができるが、通常は平均粒子径５μｍ以下、特に３μｍ以下となるように調整することが好ましい。より好ましくは、平均粒子径１〜３μｍ及び最大粒子径１０μｍ以下となるように調整する。このタイミングにおける粉砕が最も生産効率が高く、粉砕設備への衝撃が最も小さい。

本発明の製造方法では、第３工程に先立って、前記湿式粉砕処理物に対して乾燥処理を施しても良い。乾燥方法としては、通常の乾燥（自然乾燥又は加熱乾燥）のほか、凍結乾燥、噴霧乾燥等も採用することができる。乾燥温度はβＴＣＰに変化しない温度以下であれば特に制限されないが、通常は２００℃以下、特に１５０℃以下の範囲内で行うことが好ましい。本発明では、噴霧乾燥を好適に採用することができる。噴霧乾燥の方法としては、前記湿式粉砕処理物の懸濁液を調製し、得られた懸濁液を噴霧することにより実施することができる。この場合も、公知又は市販の噴霧乾燥装置を用いることができる。

また、乾燥処理を行うことによって、微粒子の一部が軽く凝集して凝集物を成形している場合もある。この場合は、凝集物を解して再分散させることを目的として、乾式解砕処理を施すことが望ましい。乾式解砕処理としては、例えば前記湿式粉砕処理物を乾燥（凍結乾燥を含む。）して得られた乾燥微粉末を乾式で解砕すれば良い。解砕する方法としては、いわゆる粗・中砕のために用いられる公知又は市販の粉砕装置を用いて実施すれば良い。例えば、フェザーミル（スクリーン式中砕機）等を好適に用いることができる。特に、凍結乾燥する場合は、乾燥物を凍結乾燥により脆弱化させ、粉砕時のエネルギーを低減させ、粉砕機への負荷を抑えることができる。また、乾式解砕処理の１つとして、凍結粉砕を採用することもできる。凍結粉砕は、基本的には凍結乾燥をする場合は粉砕原理は同じであるが、凍結粉砕は低温の状態のまま粉砕することから、粉砕エネルギーをより節約することができる。

第３工程
第３工程では、前記湿式粉砕処理物を焼成することによりβＴＣＰ微粉末を得る。すなわち、焼成することにより、リン酸三カルシウムをβＴＣＰに結晶化させる。

焼成温度は、通常７００℃以上とすれば良く、特に８８０〜９３０℃とすることが好ましい。かかる温度範囲に設定することによって、良好な加工性が得られるとともに、凝集を効果的に抑制することができる。焼成雰囲気は、大気中、酸化性雰囲気中等が好ましい。焼成時間は、焼成する微粉末の量、焼成温度等に応じて適宜設定することができる。このようにして、本発明の高純度βＴＣＰ微粉末を得ることができる。

本発明の製造方法により得られる高純度βＴＣＰ微粉末
本発明の高純度βＴＣＰ微粉末（本発明微粉末）は、微細化されているにもかかわらず、従来品よりも高純度であるという特徴を有する。

本発明微粉末の平均粒子径は、通常５μｍ以下、特に３μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、平均粒子径１〜３μｍであり、最大粒子径が１０μｍ以下である。このような粒度をもつ本発明微粉末は加工性等に優れており、これを用いてペースト組成物を好適に調製することができる。

また、高純度特性として、本発明微粉末の塩酸不溶解分は１００重量ｐｐｍ以下、特に８０重量ｐｐｍ以下であることが好ましい。塩酸不溶解分として、例えばジルコニア、アルミナ、チタン等の成分が例示される。さらに、Ｆｅ含有量は、４重量ｐｐｍ以下、特に２重量ｐｐｍ以下であることが好ましい。Ｃｒ含有量は、２重量ｐｐｍ以下、特に０．８重量ｐｐｍ以下であることが好ましい。

さらに、本発明微粉末の比表面積は限定的ではないが、通常５ｍ^２／ｇ以下、特に１〜４ｍ^２／ｇ、さらには１〜３ｍ^２／ｇであることが好ましい。このように比表面積が比較的低い場合は、加工性等に優れると考えられる。

２．高純度βＴＣＰ微粉末の前駆体の製造方法
本発明は、高純度βＴＣＰ微粉末の前駆体の製造方法も包含する。すなわち、高純度βＴＣＰ微粉末の前駆体を製造する方法であって、
１）水中でリン酸イオンとカルシウム塩とを反応させることによりリン酸三カルシウムを含むスラリーを生成させる第１工程、
２）前記スラリー又はそれより得られる湿潤固形分を湿式粉砕することによって、固形分として微粉末を含む湿式粉砕処理物を調製する第２工程、
を含む、高純度βＴＣＰ微粉末の前駆体の製造方法も包含する。

第１工程及び第２工程は、前記１．の高純度βＴＣＰ微粉末の製造方法における第１工程及び第２工程とそれぞれ同様にして実施することができる。

このようにして得られた前駆体は、特に第２工程の湿式粉砕により微粉末化されているので、それを加工することにより種々の用途に用いることができる。

また、この前駆体は、通常はスラリー、湿潤固形分又は乾燥粉末の形態で提供することが望ましい。このような形態は、例えば焼結加工時に最終成形品の硬度をより高めることができる等の利点を有する。

前駆体の形態は、湿式粉砕処理物の状態が既に所望の形態となっている場合はそのまま提供することができる。例えば、前駆体としてスラリー形態で提供する場合、湿式粉砕処理物がスラリー状であればそのまま提供することが可能である。他方、前記状態が所望の形態になっていな場合は、例えば乾燥、固液分離、懸濁、希釈等の公知の処理方法を施すことによって所望の形態になるように調整すれば良い。

以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特徴をより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、実施例に限定されない。

合成例１
ＪＩＳ試薬硝酸カルシウム４水塩（和光純薬社製）５０ｋｇを精製水に溶解し全液量を１２０Ｌとした。液温を３０℃に調整した後、充分な撹拌を確保しながらＪＩＳ試薬アンモニア水（和光純薬社製）を９．０ｋｇを加え、さらにこの液の中にリン酸水素二アンモニウム（米山化学工業社製）１９．５ｋｇを精製水６５Ｌに溶かした液を１分間に１Ｌの割合で供給し、液の白濁化を進行させた。さらに充分な撹拌を続けながら４５℃に加温し、６０分間この状態を維持した後、硝酸希釈水溶液でｐＨを５．８に調整した。液温を３０℃に冷却した後、フィルタープレスに投入し、固液分離した後、圧縮ケーキに５００Ｌの精製水を通水してケーキ洗浄を行った。得られたケーキはウェットで７５ｋｇ（水分含有量７２重量％）であった。

合成例２
超高純度炭酸カルシウム（宇部マテリアル社製、ＣＳグレード）を９００℃で１２時間焼成後、ハンマーミルで粗砕し、１１．２ｋｇを精製水３０Ｌに懸濁し、発熱が終わるまで撹拌した。発熱が終了した後、精製水３０Ｌを加えて粘性を下げた後、８５％オルトリン酸（トーソー社製）１４．８４ｋｇの精製水で希釈した液２０Ｌを１分間に７０ｍＬの割合で供給し、約８０Ｌの反応スラリー（水分含有量８１重量％）を得た。

実施例１
合成例１で得られた圧縮ケーキ８．８ｋｇを採取し、精製水３．２Ｌを加え、撹拌分散して固形分約２０重量％の均一スラリー（水分含有量８０重量％）を調製した。スラリーは２０Ｌ容器内で撹拌しながら、ＤＹＮＯミル（スイス ウィリー・エ・バッコーフェン社（ＷＡＢ）製）マルチラボ型で（メディア材質：ジルコニア、ジルコニア強化アルミナ、ビーズ直径１．０ｍｍ、ギャップ幅０．３ｍｍ、コンテナサイズ１．４Ｌ）給液速度２５Ｌ／Ｈ、回転速度１０ｍ／ｓ（周速）の条件でコンテナ内を精製水で置換した後、連続湿式粉砕を行った。粉砕処理液の初流１．５Ｌは回収せず、全スラリー処理終了後２．０Ｌの精製水で追い粉砕を行って湿式粉砕スラリー１２．６ｋｇを得た。粉砕スラリーのうち６．０ｋｇを２５ｃｍ×５０ｃｍ×深さ１０ｃｍ角型ステンレス容器２枚にポリプロピレンシートを敷いた上に移しこみ、棚段式乾燥器（エスペック社製ＰＨ２０１）にて１０５℃で２０時間乾燥を行った（水分量：０．８重量％）。乾燥した塊は乳棒で軽く叩いて小片にした後、バンタムミル（ホソカワミクロン社製ＡＰＢ）で粉砕し、乾燥粉末１１５０ｇを得た。粉末は緻密性の高いアルミナ製の２０ｃｍ×２０ｃｍ×１０ｃｍ角型容器２枚に粉末を取り分け、電気炉（北村電気炉社製 ＫＳＯ―３５型）にて昇温速度７０℃／Ｈ、温度９００℃において３時間保持のプログラムにて焼成を行った。放冷後、電気炉から取り出した粉末の収量は１０７０ｇであった。

実施例２
合成例２で得られた反応スラリー１３Ｌ（水分含有量８１％）を採取し、撹拌しながら実施例１と同条件で湿式粉砕し、棚段乾燥を行った（水分量：０．９重量％）。乾燥した塊は乳棒で軽く叩いて小片にした後、バンタムミル（ホソカワミクロン社製ＡＰＢ）で粉砕し、乾燥粉末３１８０ｇを得た。その後、さらに実施例１と同条件で焼成を行って粉末を得た。得られた粉末の収量は３０００ｇであった。

実施例３
合成例１で得られた圧縮ケーキ１０．６ｋｇを採取し、精製水１．３Ｌを加え、撹拌分散して固形分２５重量％の均一スラリー（水分含有量７５重量％）を調製した。実施例１と同様に粉砕を行い、湿式粉砕スラリー１２．５ｋｇを得た。粉砕スラリーの全量を２５ｃｍ×５０ｃｍ×深さ１０ｃｍ角型ステンレス容器３枚にポリプロピレンシートを敷いた上に移しこみ、棚段式乾燥器（エスペック社製ＰＨ２０１）にて１０５℃で２０時間乾燥を行った（水分量：１．１重量％）。乾燥した塊は乳棒で軽く叩いて小片にした後、バンタムミル（ホソカワミクロン社製ＡＰＢ）で粉砕し、乾燥粉末２９００ｇを得た。粉末は緻密性の高いアルミナ製の２０ｃｍ×２０ｃｍ×１０ｃｍ角型容器３枚に粉末を取り分け、電気炉（北村電気炉社製 ＫＳＯ―３５型）にて昇温速度７０℃／Ｈ、最高温度９００℃において３時間保持のプログラムにて焼成を行った。放冷後、電気炉から取り出した粉末の収量は２７９０ｇであった。

実施例４
合成例１で得られた圧縮ケーキ４．４ｋｇを採取し、精製水７．９Ｌを加え、撹拌分散して固形分約１０重量％の均一スラリー（水分含有量９０重量％）を調製した。実施例１と同様に粉砕を行い、湿式粉砕スラリー１３．０ｋｇを得た。粉砕スラリーの全量を２５ｃｍ×５０ｃｍ×深さ１０ｃｍ角型ステンレス容器３枚にポリプロピレンシートを敷いた上に移しこみ、棚段式乾燥器（エスペック社製ＰＨ２０１）にて１０５℃で２０時間乾燥を行った（水分量：０．９重量％）。乾燥した塊は乳棒で軽く叩いて小片にした後、バンタムミル（ホソカワミクロン社製ＡＰＢ）で粉砕し、乾燥粉末１２２０ｇを得た。粉末は緻密性の高いアルミナ製の２０ｃｍ×２０ｃｍ×１０ｃｍ角型容器２枚に粉末を取り分け、電気炉（北村電気炉社製 ＫＳＯ―３５型）にて昇温速度７０℃／Ｈ、最高温度９００℃において３時間保持のプログラムにて焼成を行った。放冷後、電気炉から取り出した粉末の収量は１１４０ｇであった。

実施例５
合成例１の圧縮ケーキ８．８ｋｇを採取し、エチルアルコール２０Ｌを加え、撹拌分散後、フィルタープレスに投入し、０．２ＭＰａで加圧充填を行った。この充填状態のケーキに対して試薬９９．５度エチルアルコール６０Ｌを通液し、溶媒置換を行った。さらに１．２ＭＰａで１０分間圧搾を行い、充分脱液を行い、ウェット固形として４．２ｋｇ（固形分量５９重量％、溶媒含有量４１重量％）を回収した。これを９９．５度エチルアルコール２Ｌを加えて懸濁し、約５．８ｋｇのアルコールスラリーとした（固形分量４２重量％、溶媒含有量５８重量％）。スラリーは撹拌しながら９９．５度エチルアルコールに溶媒置換済みＤＹＮＯミル（スイス ウィリー・エ・バッコーフェン社（ＷＡＢ）製）マルチラボ型で（メディア材質：ジルコニア、ジルコニア強化アルミナ、ビーズ直径１．０ｍｍ、ギャップ幅０．３ｍｍ、コンテナサイズ１．４Ｌ）給液速度２５Ｌ／Ｈ、回転速度１０ｍ／ｓ（周速）の条件で湿式粉砕を行い、粉砕スラリーは２５ｃｍ×５０ｃｍ×深さ１０ｃｍ角型ステンレス容器２枚にポリプロピレンシートを敷いた上に移しこみ、充分換気を行いながら棚段式乾燥器（エスペック社製ＰＨ２０１）にて１０５℃で２時間乾燥を行った。乾燥した塊はフェザーミル（ホソカワミクロン社製）で解砕し、乾燥粉末２２３０ｇ（水分量：０．３重量％）を得た。粉末は緻密性の高いアルミナ製の２０ｃｍ×２０ｃｍ×１０ｃｍ角型容器２枚に粉末を取り分け、電気炉（北村電気炉社製 ＫＳＯ―３５型）にて昇温速度７０℃／Ｈ、最高温度９００℃において３時間保持のプログラムにて焼成を行った。放冷後、電気炉から取り出した粉末の収量は２１９０ｇであった。

比較例１
合成例１の残りの圧縮ケーキを２５ｃｍ×５０ｃｍ×深さ１０ｃｍ角型ステンレス容器５枚にポリプロピレンシートを敷いた均等に盛り、棚段式乾燥器（エスペック社製ＰＨ２０１）で１０５℃で２０時間乾燥を行った（水分量：１．１重量％）。乾燥物をフェザーミル（ホソカワミクロン社製）で粗砕し、１０．１ｋｇの粗粉末試料を得た。このうちの４．０ｋｇを、粗粉末は実施例１と同条件にて焼成を行い、放冷した後、電気炉から取り出した粗粉末の収量は３７５０ｇであった。この粗粉末をカウンター式ジェットミル（ホソカワミクロン社製；２００ＦＧ型）で１時間あたり１０ｋｇの供給速度にて粉砕を行い、微粉末３３５０ｇを得た。

比較例２
合成例２のスラリー４０Ｌを２５ｃｍ×５０ｃｍ×深さ１０ｃｍ角型ステンレス容器５枚にポリプロピレンシートを敷いた均等に盛り棚段式乾燥器（エスペック社製ＰＨ２０１）にて１０５℃で２０時間乾燥を行った（水分量：１．７重量％）。乾燥物をフェザーミル（ホソカワミクロン社製）で粗砕し、９．９ｋｇの粗粉末試料を得た。粗粉末のうちの４．０ｋｇは実施例１と同条件にて焼成を行い、放冷した後、電気炉から取り出した粗粉末の収量は３８６０ｇであった。この粗粉末をカウンター式ジェットミル（ホソカワミクロン社製；２００ＦＧ型）で１時間あたり１０ｋｇの供給速度にて粉砕を行い、微粉末３５９０ｇを得た。

比較例３
比較例１の残りのフェザーミル粗砕品のうち２．０ｋｇを、緻密性の高いアルミナ製の２０ｃｍ×２０ｃｍ×１０ｃｍ角型容器２枚に粉末を取り分け、電気炉（北村電気炉社製 ＫＳＯ―３５型）にて昇温速度７０℃／Ｈ、最高温度９００℃において３時間保持のプログラムにて焼成を行った。放冷後、電気炉から取り出した粉末の収量は１９２０ｇであった。焼成粉末は、エチルアルコールに３．５Ｌに懸濁し、スラリーとした後、スラリーは撹拌しながらＤＹＮＯミル（スイス ウィリー・エ・バッコーフェン社（ＷＡＢ）製）マルチラボ型で（メディア材質：ジルコニア、ジルコニア強化アルミナ、ビーズ直径１．０ｍｍ、ギャップ幅０．３ｍｍ、コンテナサイズ１．４Ｌ）給液速度１２Ｌ／Ｈ、回転速度１０ｍ／ｓ（周速）の条件で湿式粉砕を行い、粉砕スラリーは２５ｃｍ×５０ｃｍ×深さ１０ｃｍ角型ステンレス容器２枚にポリプロピレンシートを敷いた上に移しこみ、棚段式乾燥器（エスペック社製ＰＨ２０１）にて６０℃で２０時間乾燥を行った。乾燥した塊はフェザーミル（ホソカワミクロン社製）で解砕し、粉末品１８５０ｇを得た。

比較例４
比較例２の残りのフェザーミル粗砕品のうち２．０ｋｇを、比較例３と同条件で焼成し、焼成粉末の１９５０ｇを得た。焼成粉末は、エチルアルコールに３．５Ｌに懸濁し、スラリーとした後、比較例３と同条件で湿式粉砕を行い、粉砕スラリーは２５ｃｍ×５０ｃｍ×深さ１０ｃｍ角型ステンレス容器２枚にポリプロピレンシートを敷いた上に移しこみ棚段式乾燥器（エスペック社製ＰＨ２０１）で６０℃、２０Ｈ乾燥を行った。乾燥した塊はフェザーミル（ホソカワミクロン社製）で解砕し、粉末１８００ｇを得た。

比較例５
比較例３のフェザーミル粗砕品４．０ｋｇをＡＣＭパルベライザー（ホソカワミクロン社製）で、分級６０Ｈｚ、バグフィルター捕集、ハンマー；バー使用微粉砕後、電気炉（北村電気炉社製 ＫＳＯ―３５型）にて昇温速度７０℃／Ｈ、最高温度９００℃において３時間保持のプログラムにて焼成を行った。放冷後、電気炉から取り出した粉末の収量は３４７０ｇであった。

比較例６
比較例４のフェザーミル粗砕品３．９ｋｇをＡＣＭパルベライザー（ホソカワミクロン社製）で、分級６０Ｈｚ、バグフィルター捕集、ハンマー；バー使用微粉砕後、電気炉（北村電気炉社製 ＫＳＯ―３５型）にて昇温速度７０℃／Ｈ、最高温度９００℃において３時間保持のプログラムにて焼成を行った。放冷後、電気炉から取り出した粉末の収量は３３２０ｇであった。

比較例７
ヒドロキシアパタイト（富田製薬社製）１９０ｇ及び無水リン酸水素カルシウム（富田製薬社製）６０ｇを混合後、７Ｌ容量のボウルミル（アルミナ製）に入れ、１２時間運転させて平均粒子径２．３μｍの粉末品２１７ｇを得た（水分量：１．５重量）。粉末は緻密性の高いアルミナ製の１．６Ｌ容量のルツボに粉末を入れ、電気炉（北村電気炉社製 ＫＳＯ―３５型）にて昇温速度７０℃／Ｈ、最高温度９００℃において３時間保持のプログラムにて焼成を行った。放冷後、電気炉から取り出した粉末の収量は１９４ｇであった。粉末品は再度７Ｌボウルミル（アルミナ製）に入れ１２時間運転させて平均粒子径２．３μｍのβＴＣＰ粉末品１６０ｇを得た。

試験例１
実施例及び比較例で得られた粉末について、下記の物性をそれぞれ調べた。その結果を表１及び表２に示す。なお、比較のため、市販品（他社品）についても同様に物性を調べた。その結果も併せて表２に示す。

（１）Ｘ線回折分析
試料を粉末Ｘ線回折装置「RINT 2100V」 Rigaku社製を用いて、Ｘ線回折分析を行った。得られたピークについてJCPDS No.9-169 Whitlockiteと一致することを確認した。
また、ヒドロキシアパタイト含有量（ＨＡ（％））は、Ｘ線回折で得られた測定結果から、βＴＣＰのメインピーク及びＨＡのメインピークの面積比率を求め、その積分強度比率からＨＡ（％）を求めた。国際規格参照ISO 13779-3:2008(E)「Implants for surgery−Hydroxyapatite」
（２）ピロリン酸カルシウム（ＣＰＰ）
試料をＦＴＩＲ「AVATAR 360」サーモフィッシャー社製にてピロリン酸カルシウム由来のシグナルの確認を行った。
（３）平均粒子径及び最大粒子径
試料を超音波攪拌（周波数４００Ｈｚ）した後に水中に分散させてレーザー回折法により水溶媒中にて測定を行った。測定装置として「MICROTRAC HRA Model
No.9320-X100」Honeywell社製を用いた。累積頻度が５０％の値を平均粒子径、累積頻度が１００％になった粒子径を最大粒子径とした。
（４）比表面積
試料０．５ｇを前処理し（減圧下、１０５℃、１時間）、窒素ガス吸着法にて比表面積を測定した。測定装置として「高速比表面積・細孔分布測定装置 NOVA 4000e」ユアサアイオニクス社製を用いた。
（５）塩酸不溶解分
試料１０．０ｇを３０ｍＬの塩酸と水に溶解し、予め少数点以下４桁まで秤量した口径４．７ｍｍ 目開き０．４５μｍのメンブランフィルターにろ過し、精製水１００ｍＬ以上で充分洗浄した後、ろ紙を４０℃にて乾燥させた後の重量を測定する。塩酸不溶分は下記式により計算する。
塩酸不溶解分(重量ppm)＝（ろ過使用後のフィルター重量(g)―使用前のフィルター重量(g)）÷10.0×1000000
（６）クロム及び鉄の含有量
試料１．０ｇに６Ｍ塩酸５ｍＬを加えて溶解させ、正確に５０ｍＬとした。プラズマ誘導発光装置「Vista Pro」エスアイアイ・ナノテクノロジーズ社製を用い、標準添加法にて、クロムと鉄の濃度を算出した。
（７）ハンター白度
試料を色差計「Ｚ−３００Ａ」日本電色工業社製を用いて完全な白を１００％とし、波長４５７μｍにおける反射率を測定し、次式により計算した。
Ｗ＝１００−〔（１００−Ｌ）^２＋（ａ^２＋ｂ^２）〕^１／２
（８）水分量
試料２．０ｇを赤外性水分計にて１０５℃、３０分にて測定した。

これらの結果からも明らかなように、本発明の製造方法により得られるβＴＣＰ微粉末は、微粉末でありながら不純物量が大幅に抑制されていることがわかる。

試験例２
実施例１で得られたスラリー（湿式粉砕前のスラリー）をろ別し、スラリーに含まれる固形分の結晶化度について調べた。その結果、その結晶化度は６６％であった。比較のため、前記スラリーをオートクレーブ（１５０℃、３時間）にて処理して得られたスラリーについても同様にして調べたところ、その結晶化度は７７％であった（参考品１）。参考品１のスラリーを実施例１と同条件にしてβＴＣＰ粉末を得た。得られた粉末を試験例１（５）と同様にして塩酸不溶解分を測定したところ、参考品１は１４０ｐｐｍであり、１００ｐｐｍを超えていた。これに対し、結晶化度が６６％の実施例１で塩酸不溶解分は５０ｐｐｍであり、結晶化度の低いスラリー又は湿潤固形分を湿式粉砕することによって所定のβＴＣＰ粉末が得られることがわかる。

なお、結晶化度の測定方法は、Ｘ線回折測定を以下の測定条件で実施し、付属の応用ソフトウエアを用いて２θ=３０〜３５°付近のピークを切り出した後にバックグラウンド、非晶質成分によるハロー、結晶成分による回折線を分離し、非晶成分及び結晶成分積分強度を用いて結晶化度を算出する方法によって実施した。測定サンプルについては、スラリー又は湿潤固形分の固形分の結晶化度が変化しないような雰囲気下（５０℃以下・大気圧中）に測定サンプルを保持しつつ、Ｘ線回折測定に供した。

装置 ： 株式会社リガク製Ｘ線回折装置（ＲＩＮＴ２０００）
Ｘ線 ： Ｃｕ−Ｋα
フィルター ： 使用しない
カウンター ： シンチレーションカウンター
電圧 ： ４０ｋＶ
電流 ： ２０ｍＡ
走査モード ： 連続
スキャンスピード ： ４．００°／分
スキャンステップ： ０．０２０°
発散スリット ： １ｄｅｇ
散乱スリット ： １ｄｅｇ
受光スリット ： ０．１５ｍｍ

Claims (16)

1. 高純度βＴＣＰ微粉末を製造する方法であって、
   １）水中でリン酸イオンとカルシウム塩とを反応させることによりリン酸三カルシウムを含むスラリーを生成させる第１工程、
   ２）前記スラリー又はそれより得られる湿潤固形分を平均粒子径２．１〜３μｍ及び最大粒子径１０μｍ以下となるように湿式粉砕することによって、固形分として微粉末を含む湿式粉砕処理物を調製する第２工程、
   ３）前記湿式粉砕処理物を焼成することによりβＴＣＰ微粉末を得る第３工程
   を含む、高純度βＴＣＰ微粉末の製造方法。
2. 前記スラリー又はそれより得られる湿潤固形分の水分含有量が６０重量％以上である、請求項１に記載の製造方法。
3. 湿式粉砕の溶媒が水及びアルコールの少なくとも１種である、請求項１に記載の製造方法。
4. 湿式粉砕の溶媒が水である、請求項１に記載の製造方法。
5. 第３工程に先立って、前記湿式粉砕処理物に対して乾燥処理を施す、請求項１に記載の製造方法。
6. 乾燥処理を施した後にさらに乾式解砕処理を行う、請求項５に記載の製造方法。
7. 高純度βＴＣＰ微粉末が平均粒子径２．１〜３μｍ及び最大粒子径１０μｍ以下であり、かつ、塩酸不溶解分が１００重量ｐｐｍ以下である、請求項１に記載の製造方法。
8. 前記スラリー又はそれより得られる湿潤固形分の固形分の結晶化度が７５％以下である、請求項１に記載の製造方法。
9. 高純度βＴＣＰ微粉末の前駆体を製造する方法であって、
   １）水中でリン酸イオンとカルシウム塩とを反応させることによりリン酸三カルシウムを含むスラリーを生成させる第１工程、
   ２）前記スラリー又はそれより得られる湿潤固形分を平均粒子径２．１〜３μｍ及び最大粒子径１０μｍ以下となるように湿式粉砕することによって、固形分として微粉末を含む湿式粉砕処理物を調製する第２工程、
   を含む、高純度βＴＣＰ微粉末の前駆体の製造方法。
10. 前記スラリー又はそれより得られる湿潤固形分の水分含有量が６０重量％以上である、請求項９に記載の製造方法。
11. 湿式粉砕の溶媒が水及びアルコールの少なくとも１種である、請求項９に記載の製造方法。
12. 前駆体が、スラリー、湿潤固形分又は乾燥粉末の形態である、請求項９に記載の製造方法。
13. 前記スラリー又はそれより得られる湿潤固形分の固形分の結晶化度が７５％以下である、請求項９に記載の製造方法。
14. 平均粒子径２．１〜３μｍ及び最大粒子径１０μｍ以下であり、かつ、塩酸不溶解分が１００重量ｐｐｍ以下であることを特徴とする高純度βＴＣＰ微粉末。
15. Ｆｅ含有量が４重量ｐｐｍ以下、Ｃｒ含有量が２重量ｐｐｍ以下である、請求項１４に記載の高純度βＴＣＰ微粉末。
16. 比表面積が５ｍ^２／ｇ以下である、請求項１４に記載の高純度βＴＣＰ微粉末。