JPH0466591B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本願発明は、整形外科治療に使用される２相セ
メント混合物に関するものであり、さらに詳細に
は、主としてポリマーから成る固体相と主として
モノマーからなる液体相とを有し、使用時にこれ
ら固体相及び液体相を混合して、経時的に硬化さ
せ接骨用セメントとして使用される可塑性樹脂を
形成するものに関するものである。 （従来の技術） 通常、接骨用セメントとして知られている上記
セメント混合物は、人骨の様々な箇所に補綴を固
定取り付けするのに使用される。「セメント」と
称されることから、この混合物は接着剤のような
誤つた印象を与えるが、実際は、主として金属か
ら成る補綴と該補綴を移植するために人骨に予め
形成された凹部との間の〓間を充填するためのも
のである。上述した充填効果が十分なものであ
り、しかもその重合化反応中において前記樹脂の
物理的膨張が最小限にとどまつた場合、前記セメ
ントは移植体と人骨との間にぴつたりとはまりこ
み物理的支持効果を発するものである。そのよう
な接骨用セメントの最も一般的な使用例は腰補綴
としての利用である。但し、本願発明の範囲はこ
れに限定されるものではない。 次に、本願発明の理解を容易にするために、上
述した外科治療技術の原理について説明する。先
ず、大腿骨の頭部を補綴によつて代替する診断が
下されると、手術によつて該頭部を切除すべく露
出し、大腿骨に前記補綴に合つた凹部をくり抜
く。次に、前記液相体と固相体とを混合して可塑
性のペースト状セメント混合物を作る。そして、
このセメント混合物がその可塑性を維持している
間に、前記補綴を予め形成しておいた骨の凹部に
組み込みこれを正確に位置決めする。この状態で
前記セメントが硬化するまで10分から15分間待
ち、その後、再び大腿骨とその新しい頭部との位
置合せを行う。 骨盤の関節部に杯状窩用補綴を装着する場合に
も同様の手順で行い、その後、この装着した杯状
窩補綴を閉じて手術を完了する。 次に上述した整形外科処置によつて、前記セメ
ントが直接接触することになる骨細胞の組成につ
いて説明する。先ず、骨細胞は２種類の成分から
構成されている。即ち、その第１成分は、該細胞
の硬質組織を形成する無機質成分、あるいは、鉱
質成分であり、その第２成分は骨組織の生きた部
分を構成する有機質成分である。前記鉱質成分
は、カルシウムハイドロキシアパタイトから成
り、これは骨組織中で結晶沈澱する。そしてこれ
に引き続いて特定の環境状態（PH、濃度、等）
下、酵素の存在のもとに、該骨組織の有機基質内
で生化学反応が起こる。一方、前記有機成分は結
合組織とみることが可能であり、骨細胞自身によ
つて形成された基質中に侵入する活性細胞がこれ
である。そして、前記鉱者結晶がハイドロキシア
パタイトとして形成されるのは、造骨細胞、即
ち、もつばら骨組織の形成に関わる細胞によつて
生成されるこの基質内においてである。 上述のように構成された骨組織は、熟成した
時、皮質組織として知られている骨の小柱組織あ
るいはより小さな骨組織を形成可能なシート状に
形成される。 代謝的に安定した骨組織に含まれる細胞が前記
造骨細胞であり、一方、組織の破壊及び再吸収を
行う細胞が破骨細胞である。 （発明が解決しようとする課題） 前記造骨細胞及び破骨細胞は共に代謝活性細胞
であり、数多くの、生理学的条件、及び、ホルモ
ンや薬物のような化学物質あるいは機械的、電気
的、電磁的な物理的作用によつてこれらの細胞に
与えられる化学的、生物学的あるいは物理的な人
工的条件に影響される。アクリル樹脂によつて固
定された整形移植体を臨床調査した結果、従来の
接骨セメントには次の問題点があることが判明し
た。 即ち、いくつかの臨床例において、異なつた時
期に前記移植体の脱離又または無菌移動が発生し
ていた。この現象は該外科治療技術において最も
重要かつ困難なものであつて、この現象こそが全
手術の成否を決定するものである。上記の離脱現
象は、骨と移植体との間の界面で発生し、移植体
の周辺における局部的な骨組織の再吸収として現
れる。即ち、骨組織が反応性繊維組織によつて代
替され、厚みが増して移植体が移動してしまうの
である。従来、このような離脱現象の発生原理
は、主として、重合化によつて生ずる発熱反応に
より接骨セメントが硬化する際にこのセメントが
高温に達することが原因であるとされてきた。具
体的には、“ビー・ミヨウベルグ、エイ・レイホ
ウム他著、低及び高粘性接骨セメント、エシテエ
オアトツプ スカンド 58、106−108 1987発
行”（“low versus high viscosity bo−ne
cement”by B.Mjoberg，A.Rydholm et al，
published in Acta Ortop Scand 58，106−108
in 1987）重合化中に達する温度は、セメントの
種類によつて異なるが、摂氏約70度から90度の範
囲となる。このような高温状態のセメントがくり
抜かれた凹部の内部骨表面と接触すると、この骨
組織に湯焼が発生し、更に、これが原因となつ
て、骨に注入されたセメント塊を完全に包囲する
死細胞から成る壊ソ性繊維膜組織が形成される。
そして、この膜組織は時間の経過とともに連続的
に増殖することとなるのである。 一方補綴に繰り返し応力を加えると、前記膜組
織は圧縮され平らにされて前記セメント−補綴移
植体と骨との間に〓間を形成し、この〓間によつ
てセメント固定された補綴の移動量が次第に増加
し補綴を摩耗して最後にはこの再構成された関節
が損なわれてしまうのである。 また手術中に、セメントを骨の凹部への注入し
た直後に、多量の液体モノマーが骨組織に接触す
ると心肺機能の低下を起こすこととなる。この機
能低下にたいしては、外科治療中の患者に適当な
薬物を投与して心肺機能虚脱を防ぐ必要がある。
一方この作用は、前記セメントを形成するのに必
要な液体モノマーの量を減らすことによつて有る
程度減少させることが可能である。 上記のこととは別に、オステロオポーシス症候
群、即ち、骨構造の異常希薄化に対抗するフツ化
塩の使用が、ロソルム（Rotholm）博士が職業
上、大量のフツ化化合物を吸引あるいは摂取する
環境にさらされている複数の労働者に対して行つ
た観察結果に基づき認められてきている。フツ素
化合物の骨組織に対する作用原理は、“医療に於
けるフツ化物・エデー・テ・エル・ビツシヤー・
1970”（”Fluoride in medicine”ed T.L.
Vischer，1970）における複数の著者の論文中に
おいて示されており、ここでフツ素化合物により
骨組織の制御及び再生が可能である。 フツ素の作用は、一つは生化学的、もう一つは
生物学的な二重の作用として説明できる。より詳
述すると、前記生化学的作用としては、最終的に
ハイドロキシアパタイト結晶の寸法増大として現
れるフツ素の骨の鉱質構造への一体化現象があ
り、この一体化によりハイドロキシアパタイトの
水溶性が減少し、有機基質とこれらの結晶体との
間の結合力が増大し、これによつて骨構造の物理
的特性が向上する。そしてこの結晶度合の増加
は、赤外線分光計を使用した測定実験によつて確
認されている。一方、前記生物学的作用として
は、造骨細胞に対する直接的な刺激が発生し、こ
れはこれらの細胞の数及び活動の増加、一時的組
織変化あるいはその結果としての非石灰化骨基質
の生成として検出することが出来る。そして、こ
れらがともに働くことにより骨の小柱組織の量が
増大し、それは治療１年目にして20％に達するこ
ともある。 更に、前記生化学作用に関して、フツ素イオン
は骨組織によつて急速に捕えられてハイドロキシ
アパタイトの鉱質構造中に入り込み、ここでフル
オロハイドロキシアパタイト（FAP）を形成し
ているハイドロキシ基（−OH^-）と置換する。
この時、フツ素イオンはハイドロキシアパタイト
中のヒドロキシル基の25％まで置換することもあ
る。すなわちこの最大飽和状態において、フツ素
イオンは100万の骨組織中で20000ないし35000部
存在することとなり、言い替えれば骨組織１グラ
ムに対して40ないし70ミリグラムのフツ化ナトリ
ウム（NaF）が存在することとなる。但し、上
記の値は、骨の化学的飽和状態に対応する理論的
最大値を表すものである。経口治療又は職業的フ
ツ素沈着症において測定される実際の値は、上記
の値よりもはるかに低いものである。これは、摂
取された量と、腎臓から排泄される量と、約２年
間である骨組織中のフツ素の半減効果によつて放
出される量との間で均衡状態が保たれるからであ
る。さらに前記のフツ素の全身又は経口投与に
は、次のような問題点がある。即ち薬物が多量に
投与されると、これが骨格構造全体に蓄積し、骨
組織において異常フツ素沈着症状を引き起こすば
かりでなく、患者のいくつかの器管に有害な作用
を及ぼし、その結果、投与量を減少させなければ
ならなくなる。更に、移植体を装着した箇所にお
いて許容範囲を越えた蓄積が発生する場合もあ
る。 前述した離脱現象に関して調査した結果、下記
の要因がこの離脱現象の原因となつていることが
判明した。即ち、補綴に使用されている物質の残
留物によつて生じる慢性炎症反応、補綴を日々使
用する時に物質にかかるかなり大きなしかも周期
的な変動負荷によつて生じる前記セメント及びそ
の他の物質の物理的生成物、骨組織が、重合中に
おいて前記アクリル樹脂と直接接触するととも
に、発熱性重合反応に伴つて前記樹脂から放出さ
れる大量の熱エネルギーのために生じる該骨組織
の組織障害（前述の文献に記載されていたよう
に、生体構造に対する熱損傷の域値か約、摂氏70
度であり、これ以上の温度は生体構造を回復不能
に変質させてしまう）、セメントと骨との間の界
面として機能する移植された補綴にかかる負荷に
よる異常生化学的刺激によつて生じる骨細胞の自
滅的又は異化作用的な生物学的反応等である。 本願発明の課題は、上記の明確になつた脱離現
象の原因を考慮して、これらの現象を防止あるい
は少なくとも最小限にとどめることが可能な接骨
セメントを得ることである。即ち改良型接骨セメ
ントとして、物理的強度において優れ、生体組織
に対して熱障害を与える域値よりも低い重合化の
温度を有する接骨セメントを得ることであり、ま
たさらなる本願の目的はフツ素イオンを長期間に
渡つて徐々に、十分かつ無害な状態で部分放出す
ることが可能なフツ化塩を混在した接骨セメント
を得ることである。 （課題を解決するための手段） 上記課題を達成するために、本願発明に係る固
相及び液相からなる整形外科用２相セメント混合
物で、前記固相が、ポリマーとしてのポリメタク
リル酸メチル（−（C₅H₈O₂）ｎ−）と、触媒とし
ての過酸化ベンゾイル（C₁₄H₁₀O₄）とを有し、
前記液相がモノマーとしてのモノメタクリル酸メ
チル（C₅H₈O₂）と、硬化促進剤としてのＮ−Ｎ
−ジメチル−ｐ−トルイジン（C₉H₁₃N）と安定
剤としてのヒドロキノンとを有する混合物におい
て、 前記固相を構成する粉体ポリマーが球形状を有
する粒体のみから構成され、前記粒体が、粒径87
ミクロンまでの異なつた粒径で分布して存在し、
粒径0.90ミクロン以下の粒体の割合が0.6ないし
2.0％の範囲内であることを特徴とする整形外科
用２相セメント混合物であることを特徴とする。
このような構成として粒体形状および粒径の分布
を規定することにより、比表面面積が少なくな
り、液相の量が少なくてすむ、従つて重合時の発
熱量が低くしかもモノマーが骨組織に接触し心肺
機能低下を起こす可能性も低くなる。またこの構
成の混合物とすると、接骨セメントとして必要な
強度が得られる。 本願の好ましい実施対応例として、前記固相及
び液相から成る整形外科用２相セメント混合物に
おいて、前記固相が、ポリマーとしてのポリメタ
クリル酸メチル（−（C₂H₆O₂）ｎ−）97％と、触
媒としての過酸化ベンゾイル（C₁₄H₁₀O₄）３％
とを有し、前記液相がモノマーとしてのモノメタ
クリル酸メチル（C₅H₈O₂）99.10％と、硬化促進
剤としてのＮ−Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン
（C₉H₁₃N）0.89％と、安定剤としてのヒドロキノ
ン約20部／100万（ppm）とを有するものとし、
前記固相の一投与量40グラムに対し反応するのに
必要な前記液相の量が14ミリリツであり、前記固
相を構成する粉体ポリマーが球形状を有する粒体
のみから構成され、更に、該粒体の粒度分布が、
粒径0.90ミクロン以下のものが0.60ないし2.00％
と、粒径0.91ないし3.70ミクロンのものが0.80％
ないし2.00％と、粒径3.71ないし10.50ミクロンの
ものが3.00ないし5.00％と、粒径10.51ないし
25.00ミクロンのものが15.00ないし19.00％と、粒
径25.01ないし51.00ミクロンのものが45.00ないし
55.00％と、粒径51.01ないし87.00ミクロンのもの
が22.00ないし28.00％とから成り、径87.00ミクロ
ンのふるいを通過する粉体中のポリマーの総百分
率が100％であることを特徴とすることもできる。
また本願発明の好ましい別実施例としては、前記
粉体状ポリメタクリル酸メチルが球形状の粒体の
みから構成され、その粒度分布が、粒径0.9ミク
ロン以下のものが0.6ないし2.00％と、粒径0.91な
いし3.70ミクロンで、全体の内少なくとも30％の
ものが径1.10ミクロンのふるいを通過し、かつ、
全体の少なくとも97％のものが径2.20ミクロンの
ふるいを通過するものが0.80ないし2.00％と、粒
径3.71ないし10.50ミクロンで、全体の内少なく
とも25％のものが径9.00ミクロンのふるいを通過
し、かつ、少なくとも27％のものが径10.50ミク
ロンのふるいを通過するものが3.00ないし5.00％
と、粒径10.51ないし25.00ミクロンで、全体の内
少なくとも21％のものが径21.00ミクロンのふる
いを通過し、かつ、全体の内少なくとも29％のも
のが径25.00ミクロンのふるいを通過するものが
15.00ないし19.00％と、粒径25.1ないし51.00ミク
ロンで、少なくとも28％のものが径51.00及び
43.00ミクロンのふるいを通過するものが45.00な
いし55.00％と、粒径51.01ないし87.00ミクロン
で、全体の内少なくとも50％のものが径61.00ミ
クロンのふるいを通過し、かつ、全体の内少なく
とも33％のものが径73.00ミクロンのふるいを通
過するものが22.00ないし28.00％とから成り、径
87.00ミクロンのふるいを通過する粉体中のポリ
マーの総百分率が100％であることを特徴とする
ものとすることである。 又更なる本願発明の好ましい別実施例として
は、前記混合物に、徐々にフツ化イオンF^-を骨
に放出可能なフツ化塩としてのフツ素が3.0ない
し9.0％の割合で、前記混合物に添加されている
ことであり、このフツ化塩としては、フツ化ナト
リウム（NaF）、フツ化アンモニウム（NH₄F）、
フツ化リン酸ナトリウム（Na₂PO₃F）、フツ化珪
酸ナトリウム（Na₂SiF₆）、フツ化錫（SnF₂）、
フツ化カリウム（KF）、フツ化マグネシウム
（MgF₂）、フツ化リチウム（LiF）、フツ化亜鉛
（ZnF₂）、ヘキサフルオロ燐酸カリウム（KPF⁶）、
ヘキサフルオロ燐酸アンモニウム（NH₄PF₆）、
ヘキサフルオロケイ酸ナトリウム（Na₂SiF₆）等
から少なくとも一つを選択し、前記固相に添加さ
れているものとすることもできる。 尚、前記固相と液相とを販売する際には、これ
らをそれぞれ別のパツクに入れてもよいし、ある
いは同じパツクにいれてもよい。 （作用・発明の効果） 本願発明に係る接骨セメントによれば、該セメ
ントの固相を構成する粒体の粒径及び形状を厳密
に選択することにより、セメント粉体の投与量を
完全に反応させて正確で均質な混合物を得るのに
必要な液体モノマーの量を従来と比較して大幅に
減少させることが可能になる。ここで重合化反応
において発生する熱量が液相の量に比例するた
め、液相の量を減少させればその減少量に比例し
て重合化反応において発生する熱の量を減少させ
ることができる。従つて、このことは、任意の量
のセメントにたいして絶対重合化温度の減少をも
たらすこととなる。よつて従来の治療用セメント
の重合化温度摂氏70ないし90度にたいしてこの温
度を摂氏55度以下に維持すれば、なおセメントの
物理的強度に悪影響を及ぼすことがないものが得
られ、更に、セメントを構成するのに使用される
液相の量を減少させることにより、液体モノマー
投与直後において患者に心肺機能虚脱が発生する
危険をも減少させることが出来る。 又、英国基準イソ／デイ・ピー5833／１
（British Standard ISO／DP5833／１）に基づ
いて本発明の接骨セメント混合物のサンプルに対
して行つた結果によると、本願発明の接骨セメン
ト混合物は、従来のセメント混合物と比較して、
その物理的特性自身においても優れた物であるこ
とが確認された。 更に、フツ素を塩化物として直接に前記接骨セ
メントに添加することにより、骨組織が直接フツ
素と接触することなつて、不利な全身投与量の必
要性がなくなるとともに、フツ素と骨組織との間
の接触状態が改善され、従つて長期に渡つて効果
を発揮することができるものが得られた。 本発明のその他の特徴、作用及び効果は以下の
実施例の詳細な説明から明らかになるであろう。 （実施例） 次に本願発明をさらに具体的に説明する。本願
発明の接骨セメントと市販のものおよびサンプル
として作成したものについて以下のような実験を
行つた。実験に用いた整形外科用セメント混合物
サンプルは次の通りである。即ち、サンプルNo.１
はシ・エム・ダブリユウ（CMW）１社製のも
の、サンプルNo.２はシンプレツクス
（SIMPLEX）社製のもの、サンプルNo.３は本願
発明によるもの、そしてサンプルNo.４及びNo.５は
本実験のためにテスト用に特に製造したものであ
る。又接骨セメントの一例として腰部に補綴を装
着するための場合を想定して本実験をすすめた。
さて、腰部に補綴を装着するために必要な本願発
明に係わるセメントの整形外科治療投与量は、前
記セメント40グラムの粉体を有し、この粉体は次
の組成を有する。 ポリメタクリル酸メチル（−（C₅H₈O₂）ｎ−）
97％ 過酸化ベンゾイル（C₁₄H₁₀O₄） ３％ 一方、前記セメントの液相は14mlの液体から成
り、その組成は次の通りである。 モノメタクリル酸メチル（C₅H₈O₂） 99.10％ Ｎ−Ｎ−ジメタル−ｐ−トルイジン（C₉H₁₃N）
0.89％ ヒドロキシン 〜20ppm 上記の本願発明のサンプルとの比較のため、他
のサンプル各40グラムにたいして実験を行い、次
の事実が判明した。 以上の５種のサンプルの粒径分布データ、比表
面面積、吸収液体モノマー量の比較を表１に示
す。ここで表に示されたデータを得るのに使用し
た器具は次の通りである。写真記録には、ニコ
ン・ミクロフレツクス・エフエツクス（NICON
MICROFLEX FX）写真システムを備えたオプ
チフオトーエム（OPTIPHOT−Ｍ）顕微鏡を使
用した。また粒径測定にはシンパテツクス
（SYMPATEX）レーザ粒度分析器を使用した。

【表】 上記の実験に加えて、上述の５種類のサンプル
すべてにたいして、BS基準に規定された方法に
より、同じ環境下で用意された試験用ピースと、
直径25ミリ、高さ10ミリの円筒プレート機を利用
してそれらの圧縮試験を行つた。尚、前記試験ピ
ースはすべて試験の前日に準備し、試験の手順は
前記BS基準に従つた。下記の表２は、それぞれ、
20試験ピースに対し、該ピースの降伏強さ率とし
て得られた圧縮強度の平均値を示すものである。

【表】 以下にそれぞれのサンプルについて得られた実
験結果について、粉体形状、吸収液体モノマー
量、試験用ピース圧縮試験結果、および粒径分析
データにつき説明する。 サンプルNo.１は、形態的に粉体であつて、小数
の球体と、これら球体とほぼ同様の寸法で形状が
不規則な数個の楕円体とアモルフアス粉体とから
構成されていた。そしてある程度の使用性を備え
たセメント混合物を得るために、22ミリリツトル
の液体モノマーが必要であつた。その物理的強度
に関しては、英国基準ビーエス（British
Standard BS）3531第（Part）７に基づいて試
験を行つた結果、このサンプルは上記基準値に合
致した。又、粒径に関しては、径0.90ミクロンの
ふるいを通過したものが3.10％、径10.50ミクロ
ンのふるいを通過したものが16.87％、径103.00
ミクロンのふるいを通過したものが100％であり、
比表面面積は0.127m²／cm³であつた。 サンプルNo.２は、形態的には粉体であつて、多
数の球体と、アモルフアス粉体とから構成されて
おり、楕円体はまつたく含まれていない。吸収さ
れた液体モノマーの量は20ミリリツトルであつ
た。このサンプルの物理的強度は、前述の基準値
に合致するものであつた。又、その粒径分布デー
タは、径0.90ミクロンのふるいを通過したものが
2.38％、径10.50ミクロンのふるいを通過したも
のが25.23％、径103.00ミクロンのふるいを通過
したものが100％であつた。比表面面積は0.122
m²／cm³であつた。 サンプルNo.３は、本願発明によるものであり、
これは形態的には粉体であつて、異なつた寸法の
ほぼ完全な球体のみから構成されており、ポリマ
ーの粉砕による粒子はまつたく含まれていない。
吸収された液体モノマーの量は14ミリリツトルで
あつた。このサンプルの物理的強度は、前述の
BS基準に合致するものであつた。又、その粒径
分布データは、径0.90ミクロンのふるいを通過し
たものが1.2％であり、粒径2.60、3.10及び3.70ミ
クロンのオーダーのものはまつたく含まれておら
ず、径10.50ミクロンのふるいを通過したものが
6.68％、径87.00ミクロンのふるいを通過したも
のが100％であつた。そして、比表面面積は0.061
m²／cm³であつた。 サンプルNo.４は、形態的には粉体であつて、球
体のみから構成されており、アモルフアス粉体や
楕円体はまつたく含まれていない。吸収された液
体モノマーの量は13ミリリツトルであつた。この
サンプルの物理的強度は、前述の最低基準値に合
致するものであつた。又、その粒径分析データ
は、径5.00ミクロンのふるいを通過したものはま
つたく無く、径10.50ミクロンのふるいを通過し
たものが僅か0.51％、ただし、径103.00ミクロン
のふるいは100％通過した。比表面面積は0.022
m²／cm³であつた。 サンプルNo.５は、形態的には粉体であつて、球
体のみから構成されており、アモルフアス粉体や
楕円体はまつたく含まれていない。吸収された液
体モノマーの量は13ミリリツトルであつた。この
サンプルの物理的強度は、前述の最低基準値に合
致するものであつた。又、その粒径分析データは
前記サンプルNo.４に類似したものであり、径4.30
ミクロンのふるいを通過したものはまつたく無
く、径10.50ミクロンのふるいを通過したものが
僅か1.31％、ただし、径103.00ミクロンのふるい
は100％通過した。比表面面積は0.025m²／cm³であ
つた。 上記サンプルを比較することにより、接骨セメ
ントを得るために使用されるポリマー粉体の選択
は、粒子形状と粒径との両方を考慮して行わなけ
ればならないことが明かである。 即ち、例えば前記サンプルNo.１やNo.２のよう
に、種々の粒径の球体とアモルフアス粉体及び不
規則形状の楕円体との混合から成るこの粉体の場
合、主として次の２つの結果が生じる。 即ち、最低基準値の使用性を得るためには、粉
体はかなり大量の液体モノマーを吸収する。しか
しながらこの場合は、前記BS基準により規定さ
れた限界値よりも高い物理的強度を有する整形外
科用セメントが得られる。一方、前記サンプルNo.
４やNo.５のように、ほとんど同じ粒径の球体のみ
から成る粉体を選択した場合、あるいは、前述の
種々の光学ふるいに対する通過率分布とはまつた
く異なつた構成を有する粉体を選択した場合に
は、次の結果となる。 即ち、基準値の加工性を得るために、粉体が吸
収する液体モノマーはきわめて小量である。しか
しながらその物理的強度が前記BS基準により規
定された限界値よりも低い整形外科用セメントし
か得られない。 即ち、前者の場合は、セメントの物理的特性が
良好であるという利点はあるものの、液体モノマ
ーの量が多いことによる種々の問題点、即ち、高
い重合化温度、心肺機能不全等の問題は解決され
ない。一方後者の場合は、反対に、多量の液体モ
ノマーによる問題点は避けられるものの、人工補
綴移植体に使用されるにはその物理的強度が不十
分である。そして、サンプルNo.３の場合、即ち、
本願発明によるセメント混合物の場合において
は、上述したように粉体を構成する粒子の形状と
粒径を選択することによつて、はじめて液体モノ
マーの量が少ないことから得られる利点と、最大
の物理的強度との両方の利点が達成されるのであ
る。 以上の説明から明からように、球体のみから構
成されるポリマー粉体の選択は、粒径と、ふるい
に対する通過率分布との両方を考慮した場合にお
いてのみ有効である。即ち、0.90ミクロン径のふ
るいを通過する1.13％の粒体は、より粒径の大き
な粒子と接触した場合に形成される〓間を埋める
のに非常に重要な働きを有する。そして、これに
よつてコンパクトかつ強度において優れた、従つ
て、整形外科用に適したセメントを得ることが可
能になるのである。 もし上記の粒径の割合が、例えば、前記サンプ
ルNo.１及びNo.２のように、2.00％を越えると、表
面効果が支配的になり、全部のセメントが反応
し、しかも必要な加工性を達成するためには、液
体モノマーの量を増加させなければなくなる。そ
して、この現象は、粒子の粒径が小さな場合、即
ち、比表面面積が大きな場合特に顕著に現れる。
更に、前記サンプルNo.４及びNo.５のように、もし
も上記の構成部分が完全に欠如している場合に
は、大径の粒子間の〓間はモノマーのみによつて
埋められることになり、その結果、たとえ重合化
温度が十分に無害な限度以下にとどまつていて
も、このセメントはもろく、壊れ易く、従つて、
整形外科用としては不適当なものになつてしま
う。 つぎにフツ素イオンを長期間に渡つて徐々に、
十分かつ無害な状態で部分放出することが可能な
フツ化塩を有する接骨セメントを得る目的で、行
つた実施例について説明する。この例で使用した
セメント混合物は、フツ化塩を含有し、その固相
の組成は次の通りである。 フツ化ナトリウム（NaF） ５％ ポリメタクリル酸メチル（−（C₅H₈O₂）ｎ−）
92.3％ 過酸化ベンゾイル（C₁₄H₁₀O₄） 2.7％ そして、このセメントの液相組成は前記の実施
例のものと同じである。さて、フツ素イオンの放
出量が、添加物の分子径、環境温度及び水和作
用、セメントと環境との間の接触面積等の種々の
要因によつて変化するものであることはよく知ら
れている。今回前記フツ素イオン放出量は次の諸
条件の存在下において増加することが確認され
た。即ち、添加物とセメントを構成するポリマー
との間にほとんどあるいはまつたく化学的結合が
存在しないこと、添加物の径が小さいこと、温度
が高いこと、ポリマーと骨組織との間の接触面積
が大きいこと、そしてポリマーが生体組織の液体
と接触していること等である。これらの実験結果
からフツ化ナトリウムをフツ素イオン供給源とし
て採用した場合を考えると以下のことを導き出す
ことができる。フツ化ナトリウムは以下の特性を
有している。即ち、単位重量あたりのフツ素含有
量が最大である、分子構造が単独でしかもその径
が小さい、炭素原子とフツ素イオンとの間、即
ち、ポリマーと添加フツ素との間には化学的結合
状態を形成することがない。セメントから外部へ
イオンとしてフツ素が放出拡散されるのは、Na⁺
及びF^-を解離させてフツ化ナトリウムを分解す
る環境中の水面との接触に因る、骨組織のハイド
ロキシアパタイトと、セメントのポリメタクリル
酸メチルとの間には化学的結合がみられず、一
方、フツ素はこの鉱質組織であるハイドロキシア
パタイトにたいしてはつきりと親和性を示し、ハ
イドロキシ基（−OH^-）の代替によつてハイド
ロキシアパタイトによつて優先的に捕らえられ
る。 上述した今回確認されたフツ素イオン放出量を
増加させる諸条件に対し、前記諸特性をフツ化ナ
トリウムが、ゆつくりとしかも規則的に特定の部
分に集中的に放出するのに特に適した物質である
と結論される。さて、骨組織中に存在するフツ素
の乾燥重量は生理的に0.06ないし0.10％の範囲で
変化し、その安全治療量が0.21ないし0.4％の範
囲である。因つてフツ化塩の許容投与量はフツ素
イオンF^-の部分集中をこの範囲内にとどめるよ
うに設定すべきであるといえる。さて、前記の実
験結果で示された接骨セメントに、上述の条件を
満たす適当な量のフツ化塩を添加することによる
セメントの物理的強度の変化は無視できる程度の
ものであつた。即ち具体的には、この物理的強度
の変化範囲（５ないし10％）は、これらの特性の
平均値に於ける許容範囲内に十分納まるものであ
り、これらのばらつきはポリマーの組成、重合化
中の粘度、セメント製造方法等の違いに基づくも
のである。 よつて上記構成の接骨セメントは、本願の目的
に結合したものであること判明した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固相及び液相から成る整形外科用２相セメン
   ト混合物で、前記固相がポリマーとしてのポリメ
   タクリル酸メチル（−（C₅H₈O₂）ｎ−）と、触媒
   としての過酸化ベンゾイル（C₁₄H₁₀O₄）とを有
   し、前記液相がモノマーとしてのモノメタクリル
   酸メチル（C₂H₈O₂）と、硬化促進剤としてのＮ
   −Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン（C₉H₁₃N）
   と、安定剤としてのヒドロキノンとを有する混合
   物において、 前記固相を構成する粉体ポリマーが球形状を有
   する粒体のみから構成され、前記粒体が、粒径87
   ミクロンまでの異なつた粒径で分布して存在し、
   粒径0.90ミクロン以下の粒体の割合が0.6ないし
   2.0％の範囲内であることを特徴とする整形外科
   用２相セメント混合物。 ２ 前記固相の一投与量40グラムに対し反応する
   のに必要な前記液相の量が14ミリリツタであり、
   該粒体の粒度分布が、 粒径0.90ミクロン以下のものが0.60ないし2.00
   ％と、 粒径0.91ないし3.70ミクロンのものが0.80％な
   いし2.00％と、 粒径3.71ないし10.50ミクロンのものが3.00ない
   し5.00％と、 粒径10.51ないし25.00ミクロンのものが15.00な
   いし19.00％と、 粒径25.01ないし51.00ミクロンのものが45.00な
   いし55.00％と、 粒径51.01ないし87.00ミクロンのものが22.00な
   いし28.00％とから成り、 径87.00ミクロンのふるいを通過する粉体中の
   ポリマーの総百分率が100％であることを特徴と
   する請求項１に記載の整形外科用２相セメント混
   合物。 ３ 徐々にフツ素イオンＦを骨に放出可能なフツ
   化塩としてのフツ素が3.0ないし9.0％の割合で、
   前記混合物に添加されていることを特徴とする請
   求項１又は２に記載の整形外科用２相セメント混
   合物。 ４ 前記フツ化塩が、フツ化ナトリウム
   （NaF）、フツ化アンモニウム（NH₄F）、フツ化
   リン酸ナトリウム（Na₂PO₃F）、フツ化珪酸ナト
   リウム（Na₂SiF₆）、フツ化錫（SnF₂）、フツ化
   カリウム（KF）、フツ化マグネシウム（MgF₂）、
   フツ化リチウム（LiF）、フツ化亜鉛（ZnF₂）、ヘ
   キサフルオロ燐酸カリウム（KPF₆）、ヘキサフ
   ルオロ燐酸アンモニウム（NH₄PF₆）、ヘキサフ
   ルオロケイ酸ナトリウム（Na₂SiF₆）のうちの少
   なくとも一つであり、前記固相に添加されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の整形外科用２
   相セメント混合物。 ５ 前記固相及び液相が同一のパツク内に納めら
   れて市販されることを特徴とする請求項４に記載
   の整形外科用２相セメント混合物。 ６ 前記固相及び液相がそれぞれ異なつたパツク
   に納められて市販されることを特徴とする請求項
   ４に記載の整形外科用２相セメント混合物。