JP7108317B2 - 炭酸カルシウムブロックの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、医療用途に好適な炭酸カルシウムブロックの製造方法に関する。特に、１）機械的強さに優れる、２）簡便な製造方法で製造できる、３）不純物を含まない、４）反応性が高い、といった医療用途で求められる性質を満足する炭酸カルシウムブロックの製造方法に関する。本発明の炭酸カルシウムブロックは、骨補填材などとして、あるいは骨補填材の原料などとして医療用途に用いることができる。
無脊椎動物の骨格の組成は炭酸カルシウムであり、炭酸カルシウムを組成とするサンゴを化学処理したものが骨補填材として臨床応用されている。しかし、サンゴの採取は自然破壊であり、またサンゴは天然物であるため、意図しない不純物の含有が不可避であることなどが重篤な問題である。そのため、人工的に製造された医療用炭酸カルシウムブロックが望まれる。
医療用炭酸カルシウムブロックは、骨欠損部に圧接して埋入するなどの術式で用いることがある。機械的強さが小さいと、臨床的価値が小さくなるため、１）機械的強さに優れることは、医療用炭酸カルシウムブロックにとって重要な所望性質の一つである。
サンゴを原料とする骨補填材の重篤な問題点の一つが意図しない不純物であるように、人工的に製造した炭酸カルシウムブロックを骨補填材として用いる場合、意図しない不純物は重篤な問題となる。また、成分が特定されている組成物を含有する場合においても、炭酸カルシウムブロックの原料である水酸化カルシウムはアルカリ性が高く炎症反応を惹起し、重篤な問題となる可能性があるため、完全に炭酸化して炭酸カルシウムとする必要がある。そのため、３）不純物を含まないことは、医療用炭酸カルシウムブロックにとって重要な所望性質の一つである。
さらに、炭酸カルシウムブロックの反応性の高さは、骨伝導性や吸収性に関与する重要な所望性質である。骨伝導性を高くしたり、吸収性を早くしたりする場合には反応性の高い、低結晶性の炭酸カルシウムを用いて炭酸カルシウムブロックを製造する必要がある。そのため、４）反応性が高いことは、医療用炭酸カルシウムブロックにとって重要な所望性質の一つである。
上記のように無脊椎動物の骨格は炭酸カルシウムであるが、脊椎動物の骨格は炭酸アパタイトである。炭酸アパタイトを組成とする自家骨は骨再建術の第一選択であるが、自家骨採取に伴う重篤な問題があり、他家骨、他種骨には未知の感染などの重篤な問題がある。炭酸アパタイト粉末は製造できるが、粉末状態で生体内に埋入すると異物巨細胞に貪食され炎症反応が惹起されることがある。１９７０年代に骨の無機主成分である炭酸アパタイトから炭酸基を除去した水酸アパタイト粉末が焼結可能であり、かつ、水酸アパタイト焼結体は骨伝導性を示すことが明らかになった。現在でも、水酸アパタイト焼結体は代表的な骨補填材であるが、骨に置換される自家骨とは異なり、骨欠損内部に埋植しても実質的に骨に置換されることはない。また、水酸アパタイトは吸着材でもあるため、術後の感染によって炎症が惹起されるなどの問題点も指摘されている。
本発明者らは、前駆体を用いた溶解析出型の組成変換反応によって炭酸アパタイトブロックが製造できることを提案している（特許文献１参照）。例えば、前駆体として炭酸カルシウムブロックを用いる場合、炭酸カルシウムブロックをリン酸塩水溶液に浸漬すると、溶解析出型組成変換反応で炭酸カルシウムブロックは、形態を保ったまま組成が炭酸アパタイトとなる。
炭酸アパタイトブロックの機械的強さは、前駆体である炭酸カルシウムブロックの機械的強さと密接に関係している。すなわち、溶解析出型の組成変換反応においては、基本的に炭酸カルシウムブロックの形態を保ったまま組成が炭酸アパタイトに変換されるため、炭酸カルシウムブロックの機械的強さが小さいと、機械的強さが小さい炭酸アパタイトブロックしか製造できない。そのため、１）機械的強さに優れることは、医療用炭酸カルシウムブロックにとって重要な所望性質の一つである。
また、炭酸カルシウムブロックが、意図しない不純物を含むと、製造される炭酸アパタイトも意図しない不純物を含むため、医療用炭酸カルシウムブロックとしては不適である。成分が明らかでない不純物や組織為害性を惹起する成分を含有する炭酸カルシウムブロックが医療用炭酸カルシウムとして不適であることは当然であるが、炭酸アパタイトブロック製造における医療用炭酸カルシウムブロックなどは、成分が明らかな水酸化カルシウムが含有されている場合においても、問題が発生する場合がある。
水酸化カルシウムを不純物として含有する炭酸カルシウムブロックをリン酸塩水溶液に浸漬すると、炭酸カルシウムは炭酸アパタイトに組成変換され、水酸化カルシウムは水酸アパタイトに組成変換される。そのため、純粋な炭酸アパタイトブロックが製造できず、炭酸アパタイトと水酸アパタイトの混合物ブロックが製造される。水酸アパタイトを含む炭酸アパタイトブロックは骨に置換されなかったり、骨への置換に時間がかかったりする。そのため、３）不純物を含まないことは、医療用炭酸カルシウムブロックにとって重要な所望性質の一つである。
さらに、炭酸カルシウムブロックを前駆体として用いて、炭酸アパタイトブロックを溶解析出反応で製造する場合には、反応性が高い炭酸カルシウム、すなわち、低結晶性の炭酸カルシウムを用いることが重要である。溶解析出型の組成変換反応においては、溶解過程が必須となる。結晶性の高い炭酸カルシウムブロックは溶解性を含めた反応性に劣るため、リン酸塩水溶液に浸漬して組成を変換させる際に時間がかかり、製造コストが高くついたり、反応時間がかかり過ぎたりして実質的に炭酸アパタイトブロックを製造できない場合がある。そのため、４）反応性が高いことは、医療用炭酸カルシウムブロックにとって重要な所望性質の一つである。
また、医療用炭酸カルシウムブロックの製造においては、製造コストなどの観点から、２）簡便な製造方法であることが望ましい。
このように医療上の必要性や製造工程の簡便さの観点から、医療用炭酸カルシウムブロックは、１）機械的強さに優れる、２）簡便な製造方法で製造できる、３）不純物を含まない、４）反応性が高い、といった所望性質を満足することが望まれる。
このような状況下、本発明者らは、医療用炭酸カルシウムブロックに求められる、１）機械的強さに優れる、２）簡便な製造方法で製造できる、３）不純物を含まない、４）反応性が高い、といった所望性質の中で、３）不純物を含まない、４）反応性が高い、ことに着目した炭酸カルシウムブロックの製造法を提案している（特許文献２）。
当該発明は、
（ａ）水酸化カルシウムブロック成形工程
（ｂ）二酸化炭素接触工程
（ｃ）炭酸イオン含有水溶液浸漬工程
を含む炭酸カルシウムブロックの製造方法である。
特許４８５４３００号公報 国際公開２０１６／０５２５０２号パンフレット
本発明は、医療用炭酸カルシウムブロック、あるいは医療用炭酸アパタイトブロック製造における前駆体として有用な炭酸カルシウムブロックに要求される、１）機械的強さに優れる、２）簡便な製造方法で製造できる、３）不純物を含まない、４）反応性が高い、といった多くの所望性質を満足する炭酸カルシウムブロックの製造方法を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記のように、医療用炭酸カルシウムブロックに求められる所望性質の中で、特に、３）不純物を含まない、４）反応性が高い、ことに着目した炭酸カルシウムブロックの製造法を提案した（特許文献２）。
具体的に、この方法は、
（ａ）水酸化カルシウムブロック成形工程
（ｂ）二酸化炭素接触工程
（ｃ）炭酸イオン含有水溶液浸漬工程
を含む方法であり、水酸化カルシウムブロックを二酸化炭素と接触させてブロックの表面を部分的に炭酸化した後、炭酸イオンが含有された水溶液に浸漬すれば、未反応の水酸化カルシウムが残留していた場合でも、これが溶液中の炭酸イオンと反応することによって、不純物を含まない炭酸カルシウムブロックが製造できるというものである。
この方法においては、（ｂ）二酸化炭素接触工程、すなわち前炭酸化工程が必須工程であった。当該工程の目的は、成形した実質的に水を含まない水酸化カルシウムブロックに二酸化炭素を接触させてブロックの表面を部分的に炭酸化し形態安定性を付与することである。実質的に水を含まない水酸化カルシウムブロックの場合、成形した水酸化カルシウムブロックを炭酸イオンが含有された水溶液に浸漬するとブロックが崩れて形態が保てないため、ブロックを炭酸イオンが含有された水溶液に浸漬しても崩れないようにする二酸化炭素接触工程が必須であった。
そのため、医療用炭酸カルシウムブロックに求められる２）簡便な製造方法で製造できる、という所望性質に対する満足度は限定的なものであった。また、１）機械的強さに優れる、という所望性質についても十分に満足できない場合があった。
このような状況下、本発明者らは、上記研究をさらに進める中で、水を含む水酸化カルシウムブロックを炭酸イオン含有水溶液に浸漬して炭酸カルシウムブロックとすることにより、従来の部分炭酸化工程が省略可能となって簡便な方法とすることが可能となると共に、製造される炭酸カルシウムブロックの機械的強さも飛躍的に向上することを見いだし、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下の通りのものである。
［１］水を含む水酸化カルシウムブロックを成形する水酸化カルシウムブロック成形工程と、水酸化カルシウムブロックを炭酸イオン含有水溶液に浸漬して炭酸カルシウムブロックとする炭酸化工程と、を有する炭酸カルシウムブロックの製造方法。
［２］水酸化カルシウムブロック成形工程と炭酸化工程との間に、水酸化カルシウムブロックを二酸化炭素に接触させて部分炭酸化水酸化カルシウムブロックとする前炭酸化工程を有する、［１］に記載の炭酸カルシウムブロックの製造方法。
［３］さらに、孔形成物質混合工程と、孔形成工程と、を有する、［１］又は［２］に記載の炭酸カルシウムブロックの製造方法。
［４］水酸化カルシウムブロック成形工程で成形される水を含む水酸化カルシウムブロックが４重量％以上の水を含む、［１］～［３］のいずれかに記載の炭酸カルシウムブロックの製造方法。
［５］炭酸化工程で得られる炭酸カルシウムブロックの体積が１０－１３ｍ３以上である、［１］～［４］のいずれかに記載の炭酸カルシウムブロックの製造方法。
［６］炭酸化工程で用いられる炭酸イオン含有水溶液が０．１モル濃度以上の炭酸イオンを含有する、［１］～［５］のいずれかに記載の炭酸カルシウムブロックの製造方法。
［７］炭酸化工程で用いられる炭酸イオン含有水溶液のｐＨが６以上である、［１］～［６］のいずれかに記載の炭酸カルシウムブロックの製造方法。
［８］［１］～［７］のいずれかに記載の製造方法により製造された炭酸カルシウムブロックに、リン酸塩溶液を付与することを特徴とする炭酸アパタイトブロックの製造方法。
本発明の炭酸カルシウムブロックの製造方法によれば、１）機械的強さに優れる、２）簡便な製造方法で製造できる、３）不純物を含まない、４）反応性が高い、といった多くの所望性質を満足する医療用途に好適な炭酸カルシウムブロックを製造することができる。
ａ）は、本発明の製造方法の各工程におけるブロックの状態を示す概念図であり、ｂ）は、従来の製造方法の各工程におけるブロックの状態を示す概念図である。 実施例１における炭酸化工程において、炭酸水素ナトリウム水溶液に４日間浸漬して製造した炭酸カルシウムブロックの走査型電子顕微鏡像である。 比較例３における炭酸化工程において、炭酸水素ナトリウム水溶液に４日間浸漬して製造した炭酸カルシウムブロックの走査型電子顕微鏡像である。 実施例５で製造した多孔体炭酸カルシウムブロックの断面の走査型電子顕微鏡像である。
＜本発明の必須用件＞
本発明の炭酸カルシウムブロックの製造方法は、
水を含む水酸化カルシウムブロックを成形する水酸化カルシウムブロック成形工程と、
水酸化カルシウムブロックを炭酸イオン含有水溶液に浸漬して炭酸カルシウムブロックとする炭酸化工程と、
を含む。
＜本発明の基盤メカニズム＞
本発明者らは、本発明において、１）機械的強さに優れる、２）簡便な製造方法で製造できる、３）不純物を含まない、４）反応性が高い、といった多くの所望性質を満足する炭酸カルシウムブロックが製造される基盤メカニズムを以下のように考えている。なお、当該基板メカニズムは現時点において妥当であると発明者が考えるメカニズムであり、本発明は、以下説明する基盤メカニズムの妥当性、正確性等に影響を受けるものではない。
本発明の基盤メカニズムは、水を含む水酸化カルシウムブロックを炭酸イオン含有水溶液に浸漬することによって、水酸化カルシウム粉末同士を炭酸カルシウムで瞬時に橋架けさせ、水酸化カルシウムブロックの崩壊性を抑制するとともに、水酸化カルシウム粉末同士を、形成される炭酸カルシウムによって、広い面積で橋架けし、かつ、完全に炭酸化することにより、機械的強さにも優れる炭酸カルシウムブロックを簡便な方法で製造するというものであり、特に、水の存在下で炭酸化を行うことによって、広い面積で水酸化カルシウム粉末同士を橋架けすることが、１）機械的強さに優れる炭酸カルシウムブロックの製造において重要なメカニズムである。
なお、水酸化カルシウムの炭酸化には、乾式炭酸化と湿式炭酸化があり、炭酸カルシウム形成の基本反応は（式１）～（式５）で説明される。
（乾式炭酸化）
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O （式１）
（湿式炭酸化）
Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OH- （式２）
CO2 + H2O → CO3 2- + 2H+ （式３）
Ca2+ + CO3 2- → CaCO3 （式４）
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O （式５）
乾式炭酸化は、水を必要としない一方で、高温が必要な直接炭酸化反応である。乾式炭酸化においては、（式１）に示されるように、水酸化カルシウムと二酸化炭素が約２７０℃以上で直接反応して炭酸カルシウムを形成する。高温を用いるため、形成される炭酸カルシウムは、結晶性が高く反応性が低くなる。そのため、水酸化カルシウムブロックの全ての炭酸化を乾式で行うと、医療用炭酸カルシウムブロックに求められる４）反応性が高いことという性質を満足できない。
一方、湿式炭酸化は、水を必要とするが高温は必要でない。そのため、結晶性が低く、反応性が高い炭酸カルシウムを製造できる。
湿式炭酸化による炭酸カルシウムの形成は、基本的にイオン反応である。水あるいは水分が存在するため、水酸化カルシウムおよび二酸化炭素は（式２）および（式３）のようにイオン化してカルシウムイオンと炭酸イオンを形成する。カルシウムイオンと炭酸イオンは（式４）のイオン反応で炭酸カルシウムとなる。結果として（式２）～（式４）をまとめた（式５）に示すように、水の存在下で水酸化カルシウムと二酸化炭素から炭酸カルシウムが形成される。
医療用炭酸カルシウムブロックの所望性質である、１）機械的強さに優れる、２）簡便な製造方法で製造できる、３）不純物を含まない、４）反応性が高い、のうち、４）反応性が高いという性質は、湿式炭酸化によって達成されるが、さらに、１）機械的強さに優れる、２）簡便な製造方法で製造できる、３）不純物を含まない、という性質を満たすためには、下記の課題を克服する必要があった。
第一に、実質的に水を含まない水酸化カルシウム圧粉体は、炭酸イオン含有水溶液に浸漬すると崩れて形態を保てないこと。
第二に、実質的に水を含まない水酸化カルシウム圧粉体を相対湿度１００％で二酸化炭素に接触させると炭酸化は経時的に進行するが、完全に炭酸化させることが極めて困難であること。
第三に、実質的に水を含まない水酸化カルシウム圧粉体を相対湿度１００％で二酸化炭素に接触させて炭酸化を進行させた後、水酸化カルシウム圧粉体を炭酸イオン含有水溶液に浸漬すると、水酸化カルシウムを含まず完全に炭酸カルシウムである炭酸カルシウムブロックが製造できるが、炭酸カルシウムブロックの機械的強さが限定的であること。
第四に、水を含む水酸化カルシウムブロックは、相対湿度１００％で二酸化炭素に接触させても炭酸化されにくいこと。
第五に、前炭酸化工程が必須であると、製造工程の簡便さが損なわれること。
本発明は、これらの課題を、「水を含む水酸化カルシウムブロックを炭酸イオン含有水溶液に浸漬することによって、水酸化カルシウム粉末同士を炭酸カルシウムで瞬時に橋架けさせ、水酸化カルシウムブロックの崩壊性を抑制するとともに、水酸化カルシウム粉末同士を、形成される炭酸カルシウムによって、広い面積で橋架けし、かつ、完全に炭酸化することにより、機械的強さにも優れる医療用炭酸カルシウムブロックを簡便な方法で製造する」という基盤メカニズムで解決し、１）機械的強さに優れる、２）簡便な製造方法で製造できる、３）不純物を含まない、４）反応性が高い、といった所望性質を満足する医療用途に好適な炭酸カルシウムブロックを提供するものである。
ここで、図１に、本発明の基盤メカニズムの概念図を示す。図１ａ）に示すように、水酸化カルシウムは、微量ながら水に溶解してカルシウムイオンを形成する。そのため、水酸化カルシウムブロック成形工程にて製造した水を含む水酸化カルシウムブロックは、カルシウムイオンを含有した水を含む水酸化カルシウムブロックである。
当該ブロックを、炭酸イオン含有水溶液に浸漬すると、カルシウムイオンと炭酸イオンが、（式４）のように瞬時に反応し、水酸化カルシウム粉末表面に炭酸カルシウムが形成され、水酸化カルシウム粉末は炭酸カルシウムで橋架けされる。その結果、当該ブロックを炭酸イオン含有水溶液に浸漬しても、崩れることなく形態を保持できる。
その後、水酸化カルシウムの溶解で形成されたカルシウムイオンと、炭酸イオンが（式４）に示すようにイオン反応して、炭酸カルシウムが形成される。水中での炭酸カルシウム形成であるため、炭酸カルシウム結晶は大きく成長しやすく、水酸化カルシウム粉末同士は、形成される炭酸カルシウムによって、広い面積で橋架けされる。その結果、機械的強さに優れる炭酸カルシウムブロックが製造できる。
なお、水を含む水酸化カルシウムブロックは、水酸化カルシウム粉末の間を水が占めている。そのため、ブロックを水に浸漬した際に、粉末の間に水が浸入して粉末同士を引き離す効果が小さいことも、前炭酸化なしでブロックを、炭酸イオンを含む水に浸漬しても崩れない原因の一つであると考えられる。
一方、実質的に水を含まない水酸化カルシウムブロックを、炭酸イオン含有水に浸漬すると、炭酸イオン含有水が、水酸化カルシウムブロックを形成する水酸化カルシウム粉末の間に浸入して粉末同士を引き離す。そのため、前炭酸化なしに水酸化カルシウムブロックを炭酸イオン含有水に浸漬するとブロックは崩れてしまう。
したがって、図１ｂ）に示すように、前炭酸化によって、実質的に水を含まない水酸化カルシウムブロックを炭酸イオン含有水に浸漬しても崩れないようにする前炭酸化工程が必須である。このため、製造工程が必ず一つ増える。
さらに、前炭酸化は十分量の水が存在しない条件で炭酸化が進行するため、図１ｂ）に示すように、形成される炭酸カルシウムによる水酸化カルシウム粉末同士の接触面積は限定的となる。そのため、製造される炭酸カルシウムブロックの機械的強さは限定的なものとなる。
＜本発明の詳細な説明＞
以下、本発明を詳細に説明する。
＜水酸化カルシウムブロック成形工程＞
水酸化カルシウムブロック成形工程では、水を含む水酸化カルシウムブロックを成形する。
（水酸化カルシウム粉末）
原料の水酸化カルシウムとしては、不純物を含まないものであれば特に限定されず使用可能である。また、意図する目的達成のために、別の物質を水酸化カルシウムに混ぜてブロック形状とすることも可能である。
例えば、骨伝導性の向上などを意図して、水酸アパタイト、炭酸アパタイト、β型リン酸三カルシウム、硫酸カルシウムなどを混ぜることができる。
（水を含む水酸化カルシウムブロックの成形）
水酸化カルシウム粉末を水で練和する方法や、水酸化カルシウム粉末に水を噴霧する方法などで水を含む水酸化カルシウムブロックを成形する。水酸化カルシウム粉末に水が存在すると賦形性が現れるため、必ずしも実質的に水を含まない水酸化カルシウムブロックを成形する場合のように、圧粉などをする必要はないが、必要に応じて水を含む水酸化カルシウム粉末を枠に入れて圧粉し、成形することは有効である。圧粉することによって、過剰な水が水酸化カルシウムブロックから除去されるため、気孔率が小さくなり、機械的強さの向上には、特に好適である。
成形圧としては、得られるブロックの機械的強さと多孔体形成のバランスから適宜設定することができ、例えば、５～１００ＭＰａが好ましく、７～７０ＭＰａがより好ましく、１０～５０ＭＰａがさらに好ましく、１５～５０ＭＰａが特に好ましい。
（水を含む水酸化カルシウムブロック中の含水量）
十分量の水の存在下で水酸化カルシウム粉末を炭酸化させ、形成される炭酸カルシウムによって水酸化カルシウム粉末同士を、より広い面積で橋架けする効果の効率的発現の観点から、水酸化カルシウムブロックにおける含水率は、１重量％以上であることが好ましく、４重量％以上であることがより好ましく、６重量％以上であることがさらに好ましく、８重量％以上であることが特に好ましく、１０重量％以上であることが最も好ましい。一方、水酸化カルシウムブロックの良好な操作性を担保する観点から水酸化カルシウムブロックにおける含水率は７０重量％以下であることが好ましく、６０重量％以下であることがより好ましく、５０重量％以下であることがより好ましい。
なお、水酸化カルシウム粉末は吸湿性ではないため、一般の水酸化カルシウム粉末に吸着している水は約０．４重量％である。
水酸化カルシウムブロック中の含水量は、例えば、水酸化カルシウムブロックを、窒素下で１００℃、３時間乾燥させ、水酸化カルシウムブロック中の水を完全に蒸発させ、乾燥前後の重量を測定することによって計算できる。
（水酸化カルシウムブロックのサイズ）
本発明において製造される炭酸カルシウムブロックの体積は、１０－１３ｍ３以上であることが好ましい。最終製品として製造される炭酸カルシウムブロックの体積と本工程で製造される水酸化カルシウムブロックの体積は完全には同じではないが、通常、本工程で製造される水酸化カルシウムブロックの体積は、最終製品の炭酸カルシウムブロックと同程度の体積である。また、ブロックを粉砕して顆粒とすることがあることなどに留意して、成形する水酸化カルシウムブロックサイズを決定することができる。
成型するブロックのサイズとしては、直径（対角線）０．１ｃｍ～５０ｃｍ、厚み０．１ｃｍ～５ｃｍ程度であることが好ましく、直径（対角線）３ｃｍ～１０ｃｍ、厚み１ｃｍ～２ｃｍ程度であることがより好ましい。またブロックの形状としては、円柱、直方体、平板状などが例示されるが特に限定されない。
＜前炭酸化工程＞
前炭酸化工程は、水酸化カルシウムブロックを二酸化炭素に接触させて部分炭酸化水酸化カルシウムブロックとする工程であり、本発明製造方法においては、必要に応じて行われる工程である。
（前炭酸化工程の目的）
水酸化カルシウムブロックを、浸漬するなどの方法で炭酸イオン含有水溶液に浸漬すると、二つの事象が競争的に進行する。
一つの事象は、水酸化カルシウムブロックを形成する粉末の間への水の侵入である。水は粉末同士を引き離すように作用する。水酸化カルシウム粉末の間に侵入した水が水酸化カルシウム粉末を引き離した場合には、水酸化カルシウムブロックは崩壊し、形態を保てない。
もう一つの事象は、炭酸イオン含有水溶液の炭酸イオンと、水を含む水酸化カルシウムブロックの水の中のカルシウムイオンとのイオン反応による炭酸カルシウムの形成である。形成された炭酸カルシウムが水酸化カルシウム粉末同士を橋架けする。炭酸カルシウムによって橋架けされた水酸化カルシウムブロックは水中でも崩れない。
両者の事象は競争的に進行する。水を含む水酸化カルシウムブロックの場合でも、製造条件によっては水酸化カルシウムブロックを炭酸イオン含有水溶液に浸漬した場合に、完全には形態を保てない場合がある。また、水が水酸化カルシウム粉末の間に浸入することによって形成される炭酸カルシウムの機械的強さが小さくなる場合がある。
完全に形態を保てなくても、製造される炭酸カルシウムブロックを粉砕して炭酸カルシウム顆粒を製造するなどの場合には問題がないが、前炭酸化を行うことによって水酸化カルシウムブロックを炭酸イオン含有水溶液に浸漬した場合の崩壊を完全に抑制できる。
なお、水を含む水酸化カルシウムブロックがカルシウム塩を含む場合にはカルシウムイオン濃度が高いため、炭酸イオンを含む水との反応により、形成される炭酸カルシウム量が多く、ブロックの崩壊性抑制効果が大きい。
前炭酸化工程を行う方が好ましい場合もあるが、製造工程が増えるという欠点があり、完全にブロックの崩壊性を抑えることが必ずしも必要でない場合もある。そのため、前炭酸化工程を行うか否かは両者のバランスから決定する。
（水酸化カルシウムブロックを二酸化炭素に接触させる方法）
水酸化カルシウムブロックを二酸化炭素と接触させるには、単純に水酸化カルシウムブロックを二酸化炭素環境下におけばよい。二酸化炭素環境は、例えば、炭酸ガスインキュベータを利用する方法が挙げられる。炭酸化条件は、ブロックのサイズ、成形圧等によるが、炭酸ガスインキュベータを利用することにより、炭酸ガス濃度、相対湿度、温度等の炭酸化条件を適切に制御することができる。
水酸化カルシウムブロックを二酸化炭素と接触させる条件は特に制限されないが、製造時間の関係から炭酸ガス濃度としては５％～１００％が好ましい。また、水酸化カルシウムのブロックに含まれる水を急速に蒸発させない観点から、相対湿度は０％を超える必要がある。効率的な湿式炭酸化およびブロック中の水の蒸発防止の観点から、相対湿度は５０％～１００％が好ましく、８０％～１００％がより好ましく、９０％～１００％がさらに好ましい。
また、製造時間の観点から温度は０℃～８０℃が好ましい。なお、温度が低い方が、結晶性が低く、反応性の高い炭酸カルシウムが製造できる。
炭酸化時間は水酸化カルシウムブロックを二酸化炭素に接触させる温度や水酸化カルシウムブロックの大きさ等によって適宜決定するが、例えば、１分～３００時間である。
＜炭酸化工程＞
炭酸化工程は、水酸化カルシウムブロックを炭酸イオン含有水溶液に浸漬して炭酸カルシウムブロックとする工程である。水酸化カルシウムブロックとしては、上記前炭酸化工程を経た部分炭酸化水酸化カルシウムブロックであってもよい。
（炭酸化工程の目的）
炭酸化工程の目的は、水酸化カルシウムから形成されるカルシウムイオンと炭酸イオン含有水溶液に含まれる炭酸イオンを水中で反応させて、「水酸化カルシウム粉末同士を、形成される炭酸カルシウムによって、広い面積で橋架けし、かつ、完全に炭酸化すること」ことである。
本発明においては、水を含む水酸化カルシウムブロックを用いているため、前炭酸化工程を行う場合も、カルシウムイオンと炭酸イオンは十分量の水の存在下で反応して炭酸カルシウムを形成するが、炭酸化工程においても、カルシウムイオンと炭酸イオンは十分量の水の存在下で反応して炭酸カルシウムを形成する。
実質的に水を含まない水酸化カルシウムブロックに比較して、水を含む水酸化カルシウムブロックは前炭酸化工程によって炭酸化が極めて進みにくい。これは、水を含む水酸化カルシウムブロックの場合は、当該ブロックを二酸化炭素に接触させても、当該ブロック内部への二酸化炭素の拡散が水によって阻害されているためであると考えられる。しかしながら、水を含む水酸化カルシウムブロックの場合は、そもそも前炭酸化工程は必須ではない。当然、前炭酸化工程を行う場合も、その後に行う炭酸化工程によって水酸化カルシウムブロックを完全に炭酸化することができる。
（炭酸イオン含有水溶液）
炭酸化工程では、水酸化カルシウムブロックを炭酸イオン含有水溶液に浸漬することから、十分量の水が存在する。そのため、水酸化カルシウム粒子表面に形成される炭酸カルシウム結晶が水中で成長できる。したがって、水酸化カルシウム粒子同士がより大きな面で接触されるようになり、機械的強さに優れる炭酸カルシウムブロックが製造される。
また、炭酸化工程では水が存在するため、水酸化カルシウムに炭酸イオンを十分な速度で供給できる。さらに、炭酸イオン濃度あるいは炭酸イオンの絶対量を高くすることが可能であり、水酸化カルシウムは完全に炭酸化され、水酸化カルシウムを含まない炭酸カルシウムブロックが製造できる。
（炭酸イオン含有水溶液の炭酸イオン濃度）
炭酸化工程においては、炭酸イオン含有水溶液を用いるため、炭酸イオン濃度を高くすることができる。炭酸イオン濃度が高いと、（式４）の炭酸カルシウム形成反応は早くなる。そのため、炭酸化工程における炭酸イオン含有水溶液の炭酸イオン濃度は、０．１モル濃度以上であることが好ましく、０．３モル濃度以上であることがより好ましく、０．６モル濃度以上であることがさらに好ましい。
（炭酸イオン含有水溶液のｐＨ）
炭酸化工程においては、炭酸イオン含有水溶液を用いるが、二酸化炭素はｐＨによって水中の存在状態が異なり、炭酸（Ｈ２ＣＯ３）、炭酸水素イオン（ＨＣＯ３－）、炭酸イオン（ＣＯ３ ２－）として存在する。炭酸水素イオンおよび炭酸イオンはカルシウムイオンと反応して炭酸カルシウムとなる。炭酸水素イオンおよび炭酸イオンはｐＨが低いと存在率が小さい。そのため、炭酸化工程における炭酸イオン含有水溶液のｐＨは、６以上であることが好ましく、７以上であることがより好ましく、８以上であることがさらに好ましい。
これらの炭酸イオン含有する溶液は、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウムなどを水に溶解することによって製造できる。
（炭酸イオン含有水溶液の温度）
水酸化カルシウムの炭酸化の反応速度の観点からは、水溶液の温度は高い方が好ましい。一方、水溶液の温度が高い場合には結晶性が高く、反応性の低い炭酸カルシウムが製造される。この両者のバランスから、炭酸イオン含有水溶液の温度としては、５℃～９５℃が好ましく、１０℃～９０℃が好ましく、１５℃～８０℃がさらに好ましい。
（炭酸カルシウムブロックの洗浄および乾燥）
製造された炭酸カルシウムブロックは炭酸化工程の後に、一般的な方法で洗浄および乾燥することができる。例えば、洗浄は蒸留水で表面を洗浄した後、さらに蒸留水に浸漬することによって炭酸化工程で用いた炭酸イオン含有水溶液の成分などを除去することができる。例えば、洗浄後の炭酸カルシウムブロックを６０℃で２４時間乾燥させることによって、水を含む炭酸カルシウムブロックから水を除去できる。
（製造する医療用炭酸カルシウムブロックの体積）
本発明の製造方法により製造される炭酸カルシウムブロックの体積は、１０－１３ｍ３以上であることが好ましい。これは本発明の炭酸カルシウムブロックが骨補填材あるいは骨補填材製造の前駆体として用いられるためである。粉末が生体内に埋植されるとマクロファージが活性化され、マクロファージはサイトカインを放出する。そのサイトカインによって異物巨細胞が活性化され、粉末を貪食し、炎症反応が惹起される。埋植する炭酸カルシウムブロックの体積が１０－１３ｍ３以上である場合には炎症反応の惹起を抑制することができる。
本発明の製造方法により製造される炭酸カルシウムブロックの体積は、炎症反応の惹起をより確実に抑制する観点から、１０－１２ｍ３以上であることがより好ましく、１０－１１ｍ３以上であることがさらに好ましく、１０－１０ｍ３以上であることが特に好ましい。
本発明では、炭酸カルシウムブロックの体積を、炭酸カルシウムブロックが三次元の空間で占める量と定義する。すなわち、多孔体の場合、多孔体内部の空気などを含む見掛けの体積を本発明でいう体積とする。
＜孔形成物質混合工程、孔形成工程＞
孔形成物質混合工程及び孔形成工程は、多孔質の炭酸カルシウムブロックを製造する場合に設けられる工程である。
（水を含む水酸化カルシウムブロックへの孔形成物質の混合）
水を含む水酸化カルシウムブロックに孔形成物質を混合することによって多孔質炭酸カルシウムブロックが製造できる。例えば、孔形成物質混合工程、水酸化カルシウムブロック成形工程、炭酸化工程、及び孔形成工程の製造工程を経ることにより多孔質炭酸カルシウムブロックが製造できる。
孔形成物質は、孔形成工程で用いる溶媒に溶解されるものであれば適宜選択することができる。溶媒が水の場合、例えば、塩化ナトリウムや糖などが例示される。
孔形成物質混合工程は、原料の水酸化カルシウムに特定の溶媒で溶解する物質（孔形成物質）を混合する工程である。この孔形成物質混合工程及び後述する孔形成工程を有することにより、孔が全体に分布した多孔質炭酸カルシウムブロックを得ることができる。この水酸化カルシウムと孔形成物質の混合体積比は、２：１～１：２であることが好ましい。また、孔形成物質の大きさは、形成させる気孔の大きさとなるため、適宜選択することができるが、１０μｍ～１０００μｍであることが好ましく、３０μｍ～５００μｍであることがより好ましく、５０μｍ～３００μｍであることがさらに好ましい。
孔形成物質混合工程においては、孔形成物質と水酸化カルシウムを先に混合してから水を加えてもよく、水を含む水酸化カルシウムに孔形成物質を混合してもよいが、孔形成物質が水に溶解して形態などが変化することを防止するために、水酸化カルシウムブロックに混合する水に当該孔形成物質を予め溶解させておくことが有効である。溶解させる濃度について、特に制限はないが、孔形成物質を水に飽和させることが好ましい。
孔形成工程は、ブロック中の孔形成物質を水などに溶解して気孔を形成させる工程である。この工程は独立して行ってもよく、炭酸化工程と同時に行ってもよい。
＜本発明の炭酸カルシウムを原料として用いる炭酸アパタイトの製造方法＞
本発明に係る炭酸カルシウムブロックの製造方法により得られる炭酸カルシウムブロックは、上記の通り不純物を含まない炭酸カルシウムブロックであるため、これにリン酸塩溶液を付与し反応させれば、不純物を含まず、機械的強さにも優れる炭酸アパタイトブロックが製造できる。炭酸カルシウムブロックにリン酸塩溶液を付与する方法としては、炭酸カルシウムブロックをリン酸塩溶液に浸漬する方法や、リン酸塩溶液を炭酸カルシウムブロックに噴霧する方法等を挙げることができる。
以下に具体的に例を挙げて本発明に係る炭酸カルシウムブロックの製造方法について説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。なお、本実施例および比較例においては下記の条件で検討を行った。
水酸化カルシウムブロックの含水率は、水酸化カルシウムブロックを窒素下で１００℃、３時間乾燥し、水分を蒸発させることによって水酸化カルシウムブロックに含まれていた含水率を計算した。
前炭酸化工程における水酸化カルシウムブロックの二酸化炭素への接触は、二酸化炭素接触装置を用いて行った。二酸化炭素接触装置は、容量１９Ｌの容器の気体導入口から、相対湿度を調整した二酸化炭素ガスを毎分２００ｍＬで供給し、気体排出口から過剰な二酸化炭素を排出するものである。
炭酸化工程における水酸化カルシウムブロックの炭酸イオン含有水溶液への接触は、水酸化カルシウムブロックを８０℃の１モル濃度炭酸水素ナトリウム水溶液に浸漬することにより行った。なお、１モル濃度炭酸水素ナトリウム水溶液のｐＨは８．６であった。
水酸化カルシウムブロックの炭酸化率は、Ｂｒｕｋｅｒ製粉末Ｘ線回折装置（Ｄ８ Ａｄｖａｎｃｅ）を用いて水酸化カルシウム（２θ＝３４．２度）と炭酸カルシウム（２θ＝２９．４度）に起因するピーク面積から両者のモル比を定量して計算した。
水酸化カルシウムブロックが完全に炭酸カルシウム組成となっていることは、粉末Ｘ線回折だけでなく、より感度が高いフェノールフタレイン試験でも行った。フェノールフタレインは無色透明であるが、アルカリ性で赤色に呈色するため、アルカリ性の水酸化カルシウムが残存すると赤色に呈色される。そのため、ブロックを分割し、露出させた中心部にフェノールフタレイン溶液を滴下し赤色に呈色するか否かを確認した。
なお、本発明において、赤色に呈色した場合をフェノールフタレイン試験陽性、呈色されない場合をフェノールフタレイン試験陰性と呼ぶ。
水酸化カルシウムブロックの機械的強さの指標としては、島津製の万能試験機（ＡＧＳ－Ｊ型）によって水酸化カルシウムブロックの間接引張強さを測定した。毎分１０ｍｍのクロスヘッドスピードで試料を破壊し、破壊に至る最大力から間接引張強さを測定した。
［実施例１］
＜水酸化カルシウムブロック成形工程＞
水酸化カルシウム（和光純薬製）と蒸留水を混水比１．１３で混合した。金型を用いて、混合物を２０ＭＰａで一軸加圧成形し、直径６ｍｍ高さ３ｍｍの水酸化カルシウム圧粉体を成形した。一軸加圧の際に一部の水が排出された。成形された水酸化カルシウムブロックの含水率は２６重量％であった。
＜前炭酸化工程＞
二酸化炭素接触装置を用いて、成形された水酸化カルシウム圧粉体を、相対湿度１００％の二酸化炭素によって炭酸化させた。
当該装置によって二酸化炭素に１２時間、２４時間、４８時間接触させた後の水酸化カルシウムブロックの炭酸化率は、それぞれ１８モル％、２０モル％、２２モル％であった。
また、水酸化カルシウムブロックの間接引張強さは、それぞれ５．７ＭＰａ、６．８ＭＰａ、７．９ＭＰａであった。
水を含む水酸化カルシウムブロックを前炭酸化すると、ブロックの機械的強さは著しく向上するが、炭酸化は著しく遅いことがわかった。
＜炭酸化工程＞
炭酸化工程を経た水を含む水酸化カルシウムブロックを８０℃の１モル濃度炭酸水素ナトリウム水溶液に１日間および４日間浸漬した。それぞれのブロックを蒸留水で洗浄し、８０℃の蒸留水に２４時間浸漬して洗浄した。さらに、ブロックを６０℃で２４時間乾燥させた。
１日間および４日間浸漬した後の水酸化カルシウムブロックの炭酸化率は、９２モル％および１００モル％であった。４日間浸漬したブロックのフェノールフタレイン試験は陰性であった。したがって、当該ブロックには水酸化カルシウムが全く残存しておらず、完全に炭酸カルシウムになっていることがわかった。
なお、ブロックの間接引張強さは、それぞれ８．１ＭＰａおよび８．２ＭＰａであった。
図２に、炭酸化工程において、４日間炭酸水素ナトリウム水溶液に浸漬して製造した実施例１の医療用炭酸カルシウムブロックの走査型電子顕微鏡像を示す。粉末同士が、析出物で、広い面積で橋架けされていることがわかった。
［実施例２］
＜水酸化カルシウムブロック成形工程＞
水酸化カルシウム（和光純薬製）と蒸留水を混水比０．１で混合した。金型を用いて、混合物を２０ＭＰａで一軸加圧成形し、直径６ｍｍ高さ３ｍｍの水酸化カルシウム圧粉体を成形した。一軸加圧の際に水の排出は認められなかった。成形された水酸化カルシウムブロックの含水率は９重量％であった。
＜前炭酸化工程＞
前炭酸化工程は行わなかった。
＜炭酸化工程＞
９重量％の水を含む水酸化カルシウムブロックを８０℃の１モル濃度炭酸水素ナトリウム水溶液に４日間浸漬した。その後、ブロックを蒸留水で洗浄し、８０℃の蒸留水に２４時間浸漬して洗浄した。さらに、ブロックを６０℃で２４時間乾燥させた。
水酸化カルシウムブロックの炭酸化率は、１００モル％であり、フェノールフタレイン試験は陰性であった。したがって、当該ブロックには水酸化カルシウムが全く残存しておらず、完全に炭酸カルシウムになっていることがわかった。
このことから９重量％以上の水を含む水酸化カルシウムの圧粉体は、前炭酸化工程を行わなくても１モル濃度炭酸水素ナトリウム水溶液に浸漬した際に崩れることなく形態を保ったまま炭酸化され、炭酸カルシウムとなることがわかった。
なお、炭酸カルシウムブロックの間接引張強さは、２．６ＭＰａであった。
一方で、実施例１と実施例２の結果を比較することによって、より多量の水を含む水酸化カルシウムを用いて、かつ、前炭酸化も行った方が、機械的強さに優れる炭酸アパタイトブロックを製造できることがわかった。
［比較例１］
実施例１における炭酸化工程の必要性を明らかにする目的で、実施例１で成形した水を含む水酸化カルシウムブロックを、前炭酸化工程のみで炭酸化した。当該製造方法は炭酸化工程を行っていないので本発明の範囲外の製造方法である。なお、前炭酸化工程での炭酸化期間は、実施例１の前炭酸化期間に炭酸化工程における炭酸化期間である１日間および４日間を加えた、合計、３日間および６日間とした。
水酸化カルシウム圧粉体を、二酸化炭素接触装置を用いて、二酸化炭素に３日間および６日間接触させた後に、ブロックを蒸留水で洗浄し、８０℃の蒸留水に２４時間浸漬して洗浄した。さらに、ブロックを６０℃で２４時間乾燥させた。
二酸化炭素に３日間および６日間接触させたブロックの炭酸化率は、それぞれ２７モル％、２８モル％であり、二酸化炭素への接触期間を延長しても炭酸化率の増大は極めて限定的であった。
実施例１と比較例１の結果の相違から医療用炭酸カルシウムブロックを製造するには炭酸化工程が必須であり、前炭酸化工程だけでは水酸化カルシウムが残存したブロックしか製造できないことがわかった。
［比較例２］
＜水酸化カルシウムブロック成形工程＞
水酸化カルシウム（和光純薬製）を、金型を用いて、２０ＭＰａで一軸加圧成形し、直径６ｍｍ高さ３ｍｍの実質的に水を含まない水酸化カルシウム圧粉体を成形した。なお、成形された水酸化カルシウムブロックの含水率は０．４重量％であった。
＜前炭酸化工程＞
前炭酸化工程は行わなかった。
＜炭酸化工程＞
実質的に水を含まない水酸化カルシウムブロックを８０℃の１モル濃度炭酸水素ナトリウム水溶液に浸漬した。
浸漬直後から水酸化カルシウムブロックは崩れ、形態を保てなかった。
実質的に水を含まない水酸化カルシウムブロックを用いて炭酸カルシウムブロックを製造するには前炭酸化工程が必須であることがわかった。
［比較例３］
＜水酸化カルシウムブロック成形工程＞
比較例２と同じ方法で実質的に水を含まない水酸化カルシウムブロックを製造した。
＜前炭酸化工程＞
二酸化炭素接触装置を用いて、水酸化カルシウムブロックを、相対湿度１００％の二酸化炭素と３０℃で１時間接触させた。
部分炭酸化した水酸化カルシウムブロックの炭酸化率は１４モル％であり、間接引張強さは１．３ＭＰａであった。
＜炭酸化工程＞
前炭酸化工程によって部分炭酸化した水酸化カルシウムブロックを８０℃の１モル濃度炭酸水素ナトリウム水溶液に１日間および４日間浸漬した。
１日間および４日間浸漬した後の水酸化カルシウムブロックの炭酸化率は、それぞれ９４モル％および１００モル％であった。
４日間浸漬した後のブロックはフェノールフタレイン試験陰性で、完全に炭酸カルシウムになっていることがわかった。
また、炭酸カルシウムブロックの間接引張強さは、３．３ＭＰａおよび４．８ＭＰａであった。
図３に、炭酸化工程において、４日間炭酸水素ナトリウム水溶液に浸漬して製造した比較例３の炭酸カルシウムブロックの走査型電子顕微鏡像を示す。
実施例１において、水を含む水酸化カルシウムブロックを用いて製造した炭酸カルシウムブロック（図２）と、比較例３において実質的に水を含まない水酸化カルシウムブロックを用いて製造した炭酸カルシウムブロック（図３）の走査型電子顕微鏡像を比較すると、実施例１の水を含む水酸化カルシウムブロック用いて製造した炭酸カルシウムブロックは、粉末同士が、析出物で、広い面積で橋架けされているのに対し、比較例３において実質的に水を含まない水酸化カルシウムブロックを用いて製造した炭酸カルシウムブロックは析出物による橋架けが限定的であることがわかった。
間接引張強さを指標とする機械的強さも比較例３が４．８ＭＰａであるのに対し、実施例１は８．２ＭＰａであり、実質的に水を含まない水酸化カルシウム圧粉体ではなく、水を含む水酸化カルシウムブロックを用いることによって、製造される炭酸カルシウムブロックの機械的強さが著しく大きくなることがわかった。
＜実施例３＞
（水酸化カルシウムブロック成形工程）
水酸化カルシウム（和光純薬製）と蒸留水を混水比１．０で混合した。金型を用いて、混合物を５ＭＰａで一軸加圧成形し、直径６ｍｍ高さ３ｍｍの水酸化カルシウム圧粉体を成形した。一軸加圧の際に一部の水が排出された。成形された水酸化カルシウムブロックの含水率は３５重量％であった。
（前炭酸化工程）
前炭酸化工程は行わなかった。
（炭酸化工程）
水を含む水酸化カルシウムブロックを８０℃の１モル濃度炭酸水素ナトリウム水溶液に４日間浸漬した。その後、ブロックを蒸留水で洗浄し、８０℃の蒸留水に２４時間浸漬して洗浄した。さらに、ブロックを６０℃で２４時間乾燥させた。
４日間浸漬した後の水酸化カルシウムブロックの炭酸化率は、１００モル％であった。また、フェノールフタレイン試験は陰性であった。したがって、当該ブロックには水酸化カルシウムが全く残存しておらず、完全に炭酸カルシウムになっていることがわかった。
なお、ブロックの間接引張強さは、１．１ＭＰａであった。走査型電子顕微鏡像から粉末同士が、析出物で、広い面積で橋架けされていることがわかった。
本実施例で得られたブロックは、気孔率が比較的高いにもかかわらず、十分な強度を有していた。
＜実施例４＞
（水酸化カルシウムブロック成形工程）
水酸化カルシウム（和光純薬製）と蒸留水を混水比１．０で混合した。金型を用いて、混合物を５ＭＰａで一軸加圧成形し、直径６ｍｍ高さ３ｍｍの水酸化カルシウム圧粉体を成形した。一軸加圧の際に一部の水が排出された。成形された水酸化カルシウムブロックの含水率は３５重量％であった。
（前炭酸化工程）
二酸化炭素接触装置を用いて、製造された水酸化カルシウムブロックを、相対湿度１００％の二酸化炭素によって１０分間炭酸化させた。
（炭酸化工程）
水を含む水酸化カルシウムブロックを８０℃の１モル濃度炭酸水素ナトリウム水溶液に４日間浸漬した。その後、ブロックを蒸留水で洗浄し、８０℃の蒸留水に２４時間浸漬して洗浄した。さらに、ブロックを６０℃で２４時間乾燥させた。
４日間浸漬した後の水酸化カルシウムブロックの炭酸化率は、１００モル％であった。また、フェノールフタレイン試験は陰性であった。したがって、当該ブロックには水酸化カルシウムが全く残存しておらず、完全に炭酸カルシウムになっていることがわかった。
なお、ブロックの間接引張強さは、１．５ＭＰａであった。走査型電子顕微鏡像から粉末同士が、析出物で、広い面積で橋架けされていることがわかった。
本実施例で得られたブロックは、気孔率が比較的高いにもかかわらず、十分な強度を有していた。
実施例３と実施例４の結果を比較することから、前炭酸化を行った方が機械的強さの大きい炭酸アパタイトブロックを製造できることがわかった。
また、実施例１と実施例３及び実施例４の結果を比較することにより水酸化カルシウムの圧粉圧力が高い方が、機械的強さの大きい炭酸カルシウムブロックを製造できることがわかった。
＜比較例４＞
（水酸化カルシウムブロック成形工程）
水酸化カルシウム（和光純薬製）を、金型を用いて、５ＭＰａで一軸加圧成形し、直径６ｍｍ高さ３ｍｍの実質的に水を含まない水酸化カルシウム圧粉体を成形した。なお、成形された水酸化カルシウムブロックの含水率は０．４重量％であった。
（前炭酸化工程）
前炭酸化工程は行わなかった。
（炭酸化工程）
実質的に水を含まない水酸化カルシウムブロックを８０℃の１モル濃度炭酸水素ナトリウム水溶液に浸漬した。
浸漬直後から水酸化カルシウムブロックが崩れた。
比較例４と実施例３及び４の結果を比較することから、実質的に水を含む水酸化カルシウムブロックは前炭酸化なしに、炭酸イオンを含む水溶液に浸漬すると崩れるが、水を含む水酸化カルシウムブロックは炭酸イオンを含む水溶液に浸漬しても崩れないこと、そのため、炭酸カルシウムブロックが製造できることがわかった。
［実施例５］
＜孔形成物質混合工程＞
塩化ナトリウム（和光純薬製）を篩分けし、２１２～３００μｍの塩化ナトリウムを製造した。次に、水酸化カルシウム（和光純薬製）と蒸留水を混水比１．０で混合した混合物に当該塩化ナトリウムを重量比１：１で混合した。
＜水酸化カルシウムブロック成形工程＞
金型を用いて、混合物を２０ＭＰａで一軸加圧成形し、直径６ｍｍ高さ３ｍｍの水酸化カルシウム圧粉体を成形した。一軸加圧の際に一部の水が排出された。成形された水酸化カルシウムブロックの含水率は１０重量％であった。
＜前炭酸化工程＞
二酸化炭素接触装置を用いて、製造された水酸化カルシウムブロックを、相対湿度１００％の二酸化炭素によって１時間炭酸化させた。
＜炭酸化工程＞
水を含む水酸化カルシウムブロックを８０℃の１モル濃度炭酸水素ナトリウム水溶液に４日間浸漬した。
＜孔形成工程＞
炭酸化工程の後、ブロックを蒸留水で洗浄し、８０℃の蒸留水に２４時間浸漬して洗浄した。さらに、ブロックを６０℃で２４時間乾燥させた。
４日間浸漬した後の水酸化カルシウムブロックの炭酸化率は、１００モル％であった。また、フェノールフタレイン試験は陰性であった。したがって、当該ブロックには水酸化カルシウムが全く残存しておらず、完全に炭酸カルシウムになっていることがわかった。
図４に、実施例５で製造した多孔体炭酸カルシウムブロックの断面を示す。
走査型電子顕微鏡像から多孔体炭酸カルシウムが製造できたことがわかる。
［比較例５］
＜孔形成物質混合工程＞
実施例５で製造した２１２～３００μｍの塩化ナトリウムと水酸化カルシウム（和光純薬製）を重量比１：１で混合した。
＜水酸化カルシウムブロック成形工程＞
金型を用いて、混合物を２０ＭＰａで一軸加圧成形し、直径６ｍｍ高さ３ｍｍの水酸化カルシウム圧粉体を成形した。成形された水酸化カルシウムブロックの含水率は０．２重量％であった。
＜炭酸化工程＞
水酸化カルシウムブロックを８０℃の１モル濃度炭酸水素ナトリウム水溶液に浸漬した。浸漬直後からブロックは崩れ始め、形態を保つことができなかった。

Claims (7)

  1. ４重量％以上７０重量％以下の水を含む水酸化カルシウムブロックを成形する水酸化カルシウムブロック成形工程と、
    ４重量％以上７０重量％以下の水を含む水酸化カルシウムブロックを炭酸イオン含有水溶液に浸漬して炭酸カルシウムブロックとする炭酸化工程と、
    を有する炭酸カルシウムブロックの製造方法。
  2. 水酸化カルシウムブロック成形工程と炭酸化工程との間に、
    ４重量％以上７０重量％以下の水を含む水酸化カルシウムブロックを二酸化炭素に接触させて部分炭酸化水酸化カルシウムブロックとする前炭酸化工程を有する、請求項１に記載の炭酸カルシウムブロックの製造方法。
  3. さらに、
    孔形成物質混合工程と、
    孔形成工程と、
    を有する、請求項１又は２に記載の炭酸カルシウムブロックの製造方法。
  4. 炭酸化工程で得られる炭酸カルシウムブロックの体積が１０－１３ｍ３以上である、請求項１～３のいずれか一項に記載の炭酸カルシウムブロックの製造方法。
  5. 炭酸化工程で用いられる炭酸イオン含有水溶液が０．１モル濃度以上の炭酸イオンを含有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の炭酸カルシウムブロックの製造方法。
  6. 炭酸化工程で用いられる炭酸イオン含有水溶液のｐＨが６以上である、請求項１～５のいずれか一項に記載の炭酸カルシウムブロックの製造方法。
  7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の製造方法により製造された炭酸カルシウムブロックに、リン酸塩溶液を付与することを特徴とする炭酸アパタイトブロックの製造方法。
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