JPH02164370A - アパタイト固結体及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アパタイト合成材に関し、特に人造骨や人造
歯等の医療分野に適用されるアパタイト合成材に関する
ものである。

［従来の技術］ 水酸アパタイトは、骨や歯の主成分であり、最近、合成
水酸化アパタイトを医療分野で利用することが着目され
ている。

この水酸アパタイトの従来の合成手法の主なものとして
、空気あるいは蒸気雰囲気下で１０００℃以上でカルシ
ウム塩とリン酸塩の固体反応を行う乾式法や、アルカリ
溶液中でカルシウムとリン酸鉄を沈降させる湿式法、Ｃ
ａＨＰＯａ”２ＨｔＯやａ　−Ｃａｓ（、ＰＯ４）を等
の非溶解リン酸カルシウムを加水分解する湿式法、オー
トクレーブを用いてＣａＨＰＯａを加水分解する方法、
アルカリ溶液中でカルシウムとリン酸塩を沈降させ該沈
降物を熱処理する方法等がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記の湿式法等のように、常態近似溶解液中で
人工的に造られた水酸アパタイトは、不安定であり、１
０００°Ｃを越えると容易に分解することがある。

従って、従来のアパタイト合成材は、骨や歯等の替わり
に用いるには、強度が足りず、かつ不安定である等の問
題があった。

本発明は、骨や歯等の替わりに用いることができる程度
に強度が充分で、かつ安定な水酸アパタイト固結体を提
供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、リン灰石とシリ
カ系ガラスとを多孔質に凝固させてなることを特徴とす
るものである。

［作用コ 本発明のアパタイト合成材は、例えば水熱熱間プレス手
法等により、水酸アパタイトを原素材としてシリカ系ガ
ラスと凝固処理して得られるものである。

なお、この処理は、例えば、原料粉末に若干の水を混入
させ、温度２００〜３５０℃、圧力２５０〜５００Ｋｇ
／ａｍ″で水熱反応させるものである。

水熱反応による凝固は、自然の堆積岩生成作用に比べ、
その反応時間が極めて短（、例えば苛性ソーダ溶液を含
むシリカ粉末を水熱反応で凝固させる場合、分単位と言
う極めて短い時間で黒硅石のような高強度凝固体となる
。

また、本発明で用いるシリカ系ガラスは、その化学的特
性から、アパタイトの凝固にとって優れた接着機能を果
し、例えば３２５℃に数分間保持するだけで、安定した
水酸アパタイト固結体を生成させる作用をなす。

従って、本発明アパタイト合成材は、極めて短時間で高
強度のものが得られ、人造骨材や人造歯材等として好適
である。

［実施例］ 第１図は、本発明アパタイト合成材を製造する際に使用
される水熱熱間加圧装置の一例を示す説明図である。

第１図において、容器ｌ内に、外周が図示省略の誘導加
熱コイルで巻かれたシリンダ部２が配置され、同シリン
ダ部２内に加圧棒３、パツキン４、カーストロッド５が
挿入され、該カーストロッド５には水害処理用解放空間
７が設けられている。

これらの内挿部材３．４．５（７）は、第１図から明ら
かなように、夫々上下一対が設けられている。

そして、この上下間の空間に原材料６が投入され、所定
の温度、時間、加圧力で保持されて、本発明アパタイト
合成材が凝固し生成される。

その時の手順と条件について、第２〜４図を参照しつつ
説明する。

先ず、リン灰石とホウケイ酸ガラスの混合粉末を少量の
水と混合する。

この含水粉末は、シリンダ部２内に原材料６として投入
され、加圧・加熱される。この時、リン灰石とホウケイ
酸ガラスの適切な比率は、第２図により求め得る。

第２図は、ホウケイ酸ガラス成分を係数として、圧縮強
度及び密度との関係を示しめしたちので、加熱温度を３
００℃、反応時間を１０分として求めたものである。

第２図から明らかなように、全体質量の５０〜６０％を
ホウケイ酸ガラスが占めた時に、最大の圧縮力と密度を
持つ。

この結果からも明らかなように、ガラスとリン灰石は相
互に連鎖しており、本発明の凝固体は単体成分のものよ
りも強度があり、ガラスとリン灰石が相互に補強し合っ
ていることが分かる。

これより、以下の事例は、全てホウケイ酸ガラスとリン
灰石の比率をｌ＝１とした場合の例である。

第３図は、水の適切な量を示すためのもので、水の添加
量を係数として、圧縮強度と密度との関係を示したもの
である。

第３図から明らかなように、水は全体（ガラスとリン灰
石の合Ｎ）質量の２５％で添加することが適している。

このことは、水の添加量が多過ぎると、シリンダ部２内
の余剰空間（水房処理空間７）が反応時に水溶液で充満
された状態となり、原材料６（被凝固体）の稠密化が進
まなくなり、少な過ぎると原材料６の反応そのものが蒸
気相中の反応となって、反応が進みにく（なることを意
味する。

従って、最適には、原材料６が水に漬けられた状態で、
水房処理空間７が気水両相で満たされる程度が望ましく
、その状態を作り出す量として全体質量の２５％とする
のである。

第４図は゛、反応温度を係数として、原材料６（被凝固
体）の圧縮力及び密度との関係を示したちのである。

第４図から明らかなように、圧縮強度は３２５°Ｃ以下
では温度上昇に伴って急激に増大するが、３２５℃以上
になると温度上昇に伴って減少する。

これは、３２５℃以上にあっては、水の活性度が低下す
ることを意味する。

また、加圧棒３に加える圧力については、１００Ｋｇ／
ｃ＋ａ’程度でも固化するが、以上の実施例にあっては
、最適値に近い４８０Ｋｇ／　ｃｍ”で行った。

なお、圧力と強度については、圧力が１００〜５００Ｋ
ｇ／ａｍ’の範囲で強度は緩やかに上昇して行く。

これらの条件の中で、温度３２５℃、圧力４８０Ｋｇ／
ａｓ”、リン灰石とガラスの質量比１：ｌとし、水分２
５質量％として得られたアパタイト合成材は、圧縮強度
２１００Ｋｇ／　ｃｍ”を示した。

また、このアパタイト合成材の密度は１．９１ｇ／ｃｍ
’で、多数の微小孔を持ち、当該微小孔が応力を吸収す
るため、強靭性をも有している。これは、水熱反応自体
の特徴である微小孔の発生を阻止し難いと言う点が、本
発明では、アパタイト合成材の用途に適した効果を招く
ことを意味している。

更に、この場合のポロシティの調整は、アバタイトの量
を増減することにより可能である。定量的な相関関係は
求められていないが、定性的には充分言えることである
。

また、本発明のアパタイト合成材を、人造骨として用い
る場合は、使用する部位によっては、強度を下げて用い
たい場合がある。これは、特定箇所の強度があり過ぎる
と、そのまわりの部位の骨が弱くなるためで、使用箇所
周囲の強度との兼合いで、使用部位の強度を調整する必
要があるからである。

この場合、強度調整は、ガラス量を低減し、加圧棒３に
加える圧縮圧を下げることにより、２１００Ｋｇ／ｃ醜
１以下の任意強度に容易に調整することができる。

［発明の効果コ 以上詳述した本発明によれば、シリカ系ガラスが接着剤
としての機能を有するため、リン灰石が該シリカ系ガラ
スによって強固に凝固され、安定なアパタイト合成材を
提供することができる。

また、圧縮強度も高く、しかも多孔質性であるため、応
力を吸収し易く、靭性にも優れたアパタイト合成材を提
供することができる。

上記のことから、本発明アパタイト合成材は、骨や歯等
の代替材として、充分その機能を発揮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明アパタイト合成材の製造に用いられる装
置の一例を示す説明図、第２〜４図は本発明アパタイト
合成材を製造する際の条件と該条件によって得られたア
パタイト合成材の物性との関係を示す図であり、第２図
はガラス成分を係数としての圧縮強度及び密度との相関
図、第３図は水の添加量を係数としての圧縮強度及び密
度との相関図、第４図は温度を係数としての圧縮強度及
び密度との相関図である。 第２図 ホウケイ鍼がう入季加量（装置％） ＊（ｒｓ１％）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. リン灰石とシリカ系ガラスとを多孔質に凝固させてなる
   ことを特徴とするアパタイト合成材。