KR101335179B1

KR101335179B1 - 인산칼슘계 입자의 제조 방법

Info

Publication number: KR101335179B1
Application number: KR1020127003206A
Authority: KR
Inventors: 다카시 마츠오; 다카시 마카베
Original assignee: 가부시키가이샤 구라레
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2013-12-02
Also published as: WO2011004766A1; US8925840B2; CN102470368B; JPWO2011004766A1; CN102470368A; KR20120046234A; EP2452755A1; JP5497760B2; EP2452755A4; US20120111980A1; HK1168826A1

Abstract

인산칼슘계 입자의 제조 방법에 있어서, 주성분이 인산칼슘계 재료로 이루어지는 성형체 (20) 를, 서로 평행하게 나란히 돌출되는 복수의 침 형상 돌기물 (16) 에 의해 압축 분쇄하는 것이다. 인산칼슘계 입자의 제조 방법에 사용하는 압축 분쇄 장치에 있어서, 하방으로 돌출되는 복수의 침 형상 돌기물 (16) 이 수평 방향으로 나란히 형성된 상면 프레스 다이 (8) 와, 상방으로 클로깅 방지판 (6) 을 배치한 하면 프레스 다이 (4) 의 일방을, 구동 수단 (10) 에 의해 타방을 향하여 상대 이동시켜, 침 형상 돌기물 (16) 을 클로깅 방지판 (6), 성형체 (20) 및 하면 프레스 다이 (4) 에 관통시키는 것이다. 당해 각 구성에 의해 인산칼슘계 입자의 제조 수율을 향상시킬 수 있다.

Description

인산칼슘계 입자의 제조 방법{PROCESS FOR PRODUCING CALCIUM PHOSPHATE-BASED PARTICLES}

본 출원은 2009년 7월 7일에 출원된 일본 특허출원 2009-160386의 우선권을 주장하는 것으로, 그 전체를 참조에 의해 본원의 일부를 이루는 것으로서 인용한다.

본 발명은 인산칼슘계 입자의 제조 방법 및 그 제조 방법에 사용하는 장치에 관한 것이다.

인산칼슘계 입자의 제조 방법으로는, 일반적으로 인산칼슘계 재료를 주성분으로 하는 원료에, 바인더, 발포제, 가연성 비드 등을 첨가하여, 물, 유기 용매 등에 분산시켜 슬러리화한 것을 틀에 흘려 넣어 성형하거나, 이들 성분을 함유하는 고점도의 조성물을 압출하여 성형하거나 함으로써, 일정한 형상을 갖는 성형체를 제조하여, 필요에 따라 소성한 성형체를, 죠 크러셔의 분쇄기, 혹은 유발 등을 사용하여 분쇄하고, 체로 쳐서 소정의 입도로 조정하는 방법이 알려져 있다 (특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 2000-281405호

그러나, 특허문헌 1 에 기재되어 있는 죠 크러셔와 같은 분쇄기를 사용하는 종래 공지된 제조 방법에서는, 목적으로 하는 인산칼슘계 입자의 입경이 수 ㎜ 정도인 경우, 상한 규격 이상의 입도의 입자에 대해서는 다시 분쇄 처리를 실시하면 되지만, 하한 규격 이하의 입도의 입자에 대해서는 이미 사용할 수 없게 되어, 수율이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 서술한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 인산칼슘계 입자의 제조 수율을 향상시킬 수 있는 제조 방법 및 그 방법에 사용하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 예의 검토한 결과, 인산칼슘계 재료를 주성분으로 하는 성형체를 제조한 후, 이 성형체를, 서로 평행하게 나란히 돌출되는 복수의 침 형상 돌기물로 압축 분쇄함으로써, 현격히 인산칼슘계 입자의 제조 수율의 개선이 도모되는 것을 알아내어 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, 본 발명에 관련된 인산칼슘계 입자의 제조 방법은, 주성분이 인산칼슘계 재료로 이루어지는 성형체를, 복수의 침 형상 돌기물에 의해 분쇄하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 의하면, 종래의 롤 밀 분쇄 등과 비교하여, 특정한 입경 범위의 분쇄물 (인산칼슘계 입자) 을 높은 수율로 얻을 수 있다. 예를 들어, 돌기물의 크기나 배치를 바꿈으로써 원하는 입자를 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 성형체가 내부에 일 방향으로 배향된 복수의 기공을 갖고, 상기 일 방향을 상기 침 형상 돌기물의 돌출 방향으로 합치시킨 상태에서 침 형상 돌기물을 상기 돌출 방향으로 이동시켜 압축 분쇄하는 것이 바람직하다. 내부에 일 방향으로 배향된 기공을 갖는 성형체는, 분쇄했을 때 원하는 크기의 입자를 얻기 어렵지만, 이 구성에 의하면, 돌기물의 크기나 배치를 바꿈으로써, 원하는 입자를 용이하게 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 침 형상 돌기물의 직경이 1.0 ∼ 2.0 ㎜ 인 것이 바람직하다. 여기에서, 침 형상 돌기물의 직경이란, 침 형상 돌기물 중, 성형체를 관통하는 부분의 기부 (基部) 의 직경을 말한다. 또한, 상기 침 형상 돌기물의 단위 면적당의 개수가 5 ∼ 35 개/㎠ 인 것이 바람직하다. 또한, 상기 침 형상 돌기물의 격자 각도가 60 ∼ 120 °인 것이 바람직하다. 이들 구성에 의하면, 원하는 크기, 형상의 입자를 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 일 방향과 평행 방향의 두께가 1.5 ∼ 3.0 ㎜ 인 인산칼슘계 재료의 성형체를 압축 분쇄함으로써, 입경이 1.0 ∼ 5.0 ㎜ 인 인산칼슘계 재료를 얻을 수 있다.

본 발명에 관련된 인산칼슘계 재료로 이루어지는 성형체를 압축 분쇄하는 장치는, 상기 성형체를 올려놓는 프레스 다이와, 상기 하면 프레스 다이의 상방에 배치된 클로깅 방지판과, 상기 클로깅 방지판의 상방에 배치되어, 하방으로 돌출되는 복수의 침 형상 돌기물이 수평하게 나란히 형성된 상면 프레스 다이와, 상기 상면 프레스 다이와 하면 프레스 다이의 일방을 타방을 향하여 상대 이동시켜, 상기 침 형상 돌기물을 상기 클로깅 방지판, 상기 성형체 및 상기 하면 프레스 다이에 관통시키는 구동 수단을 구비하고 있다.

본 발명은 첨부하는 도면을 참고로 한 이하의 바람직한 실시형태의 설명으로부터 보다 명료하게 이해될 것이다. 그러나, 실시형태 및 도면은 단순히 도시 및 설명을 위한 것으로, 이 발명의 범위를 정하기 위해 이용되는 것은 아니다. 이 발명의 범위는 첨부하는 청구범위에 의해 정해진다. 첨부 도면에 있어서, 복수의 도면에 있어서의 동일한 부품 번호는, 동일 부분을 나타낸다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 압축 분쇄 장치의 정면도이다.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 압축 분쇄 장치의 측면도이다.
도 3 은 상동 압축 분쇄 장치의 주요부를 확대한 정면도이다.
도 4 의 (a) 는 상동 압축 분쇄 장치의 상면 프레스 다이를 하방에서 본 저면도이고, 도 4 의 (b) 는 그 확대도, 도 4 의 (c) 는 침 형상 돌기물의 배치의 변형예, 도 4 의 (d) 는 침 형상 돌기물의 배치의 또 다른 변형예를 나타내는 확대도이다.
도 5 는 상동 압축 분쇄 장치의 침 형상 돌기물의 측면도이다.
도 6 의 (a) 는 하면 프레스 다이를 상방에서 본 평면도, 도 6 의 (b) 는 하면 프레스 다이와 클로깅 방지판의 측면도이다.
도 7 은 상동 압축 분쇄 장치에 의해 분쇄되는 성형체의 사시도이다.
도 8 의 (a) ∼ 도 8 의 (d) 는, 상동 성형체의 성형 방법을 나타내는 공정도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 압축 분쇄 장치 (1) 는, 도 1 및 도 2 에 나타내는 기대 (基臺) (2) 에 분쇄 몰드 (3) 및 구동 수단 (5) 을 장착한 것이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 분쇄 몰드 (3) 는, 프레임 (7) 내에, 후술하는 성형체 (20) 의 블록을 올려놓는 하면 프레스 다이 (4) 와, 하면 프레스 다이 (4) 의 상방에 배치된 클로깅 방지판 (6) 과, 클로깅 방지판 (6) 의 상방에 배치된 상면 프레스 다이 (8) 를 갖고 있다. 구동 수단 (5) 은, 상면 프레스 다이 (8) 의 상방에 배치되어 기대 (2) 에 회전 운동 가능하게 장착된 레버 (10) 를 갖고 있어, 이 레버 (10) 의 회전 운동 조작에 의해 상면 프레스 다이 (8) 를 상하 방향으로 이동시킨다. 하면 프레스 다이 (4) 의 하방에는, 트레이 (14) 가 프레임 (7) 에, 도 2 에 나타내는 전후 방향 (F) 으로 자유롭게 인출되도록 장착되어 있다.

도 1 에 나타내는 상면 프레스 다이 (8) 는, 수평한 판재에 형성한 복수의 장착공 (8a) 에, 하방을 향한 복수의 정형 (釘形) 의 침 형상 돌기물 (16) 을 1 개씩 삽입 통과시킨 것이다. 이로써, 복수의 침 형상 돌기물 (16) 이 서로 평행하게 수평 방향으로 나란히 상하 방향으로 돌출된다. 상면 프레스 다이 (8) 는 유지 부재 (11) 의 하면에 장착되어 있다. 하면 프레스 다이 (4) 및 클로깅 방지판 (6) 에는, 침 형상의 각 침 형상 돌기물 (16) 을 관통시키기 위한 관통공 (4a, 6a) 이 각각 형성되어 있다. 이들 하면 프레스 다이 (4), 클로깅 방지판 (6) 및 상면 프레스 다이 (8) 는, 프레임 (7) 에 자유롭게 떼어낼 수 있도록 장착되어 있다.

구동 수단 (5) 의 레버 (10) 는, 좌우 1 쌍의 레버 플레이트 (12, 12) 의 선단부끼리를 그립 (13) 으로 연결한 것으로, 레버 플레이트 (12) 의 기단 (基端) 부가, 도 2 의 기대 (2) 에, 지축 (15) 둘레에 화살표 (X, Y) 방향으로 자유롭게 회전 운동할 수 있도록 지지되어 있다. 레버 플레이트 (12) 에는, 도 1 에 나타내는 아암 (17) 이 연동되어 장착되어 있어, 레버 플레이트 (12) 의 하방 (도 2 의 X 방향) 으로의 회전 운동에 의해, 아암 (17) 을 개재하여 피스톤 (18) 이 아래로 움직인다. 피스톤 (18) 의 하단에 상기 유지 부재 (11) 가 고정되어 있어, 이 유지 부재 (11) 에, 볼트와 같은 부착 부재 (도시 생략) 에 의해, 상면 프레스 다이 (8) 가 착탈 가능하게 장착되어 있다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 상면 프레스 다이 (8) 가 하방으로 이동했을 때, 침 형상 돌기물 (16) 이 하면 프레스 다이 (4) 와 클로깅 방지판 (6) 의 관통공 (4a, 6a) 을 관통하도록 설정되어 있다. 도 4 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 상면 프레스 다이 (8) 는 저면에서 보았을 때 정방형이며, 그 중앙 부분에 복수 (이 예에서는 67 개) 의 장착공 (8a) 이 형성되어 있다. 도 4 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 장착공 (8a) 은, 인접하는 3 개의 장착공 (8a) 이 정삼각형을 형성하도록 격자 형상으로 배치되어 있고, 격자 각도 (θ) 는 60 °이다. 여기에서, 「격자 각도」란, 인접하는 가장 가까운 것이 이루는 각도를 말한다. 이 격자 각도 (θ) 는, 도 4 의 (c) 에 나타내는 바와 같이 90 °, 또는 도 4 의 (d) 에 나타내는 바와 같이 120 °로 해도 된다. 격자 각도 (θ) 는, 통상적으로 60 ∼ 120 °이며, 60 ∼ 90 °가 바람직하고, 60 °및 90 °가 보다 바람직하다. 침 형상 돌기물 (16) 은, 도 4 의 (a) 와 같이 장착공 (8a) 에 삽입되므로, 그 배열은 장착공 (8a) 의 배열과 동일해진다.

도 5 에 나타내는 바와 같이, 침 형상 돌기물 (16) 은, 팽출된 두부 (頭部) (16a) 와 이것에 연결되는 기부 (16b) 를 갖고, 두부 (16a) 가 상면 프레스 다이 (8) 의 상면에 형성한 오목한 곳 (19) 으로 들어간다. 이 상태에서, 유지 부재 (11) 에, 침 형상 돌기물 (16) 의 팽출된 두부 (16a) 의 상면이 접촉하여, 침 형상 돌기물 (16) 이 상면 프레스 다이 (8) 로 이동할 수 없도록 유지되어 있다. 침 형상 돌기물 (16) 은, 상면 프레스 다이 (8) 의 장착공 (8a) 에 삽입 통과되는 기부 (16b) 가 스트레이트한 원주 형상이며, 이 기부 (16b) 에 이어지는 선단부 (16c) 가 끝이 가는 형상으로 되어 있다. 이 침 형상 돌기물 (16) 의 기부 (16b) 의 직경 (d) 은 1.0 ∼ 2.0 ㎜ 로 설정되어 있다. 이로써, 침 형상 돌기물 (16) 에 있어서의 상면 프레스 다이 (8) 에서 하방으로 돌출된 부분, 요컨대 성형체 (20) 를 관통하는 부분의 직경도 1.0 ∼ 2.0 ㎜ 가 된다. 1.0 ㎜ 미만인 경우, 입자가 분쇄되기 어렵고, 2.0 ㎜ 를 초과한 경우, 입자의 입도가 불균일할 염려가 있다. 또한, 상면 프레스 다이 (8) 의 단위 면적당의 침 형상 돌기물 (16) 의 개수는 5 ∼ 35 개/㎠ 인 것이 바람직하다.

도 6 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 하면 프레스 다이 (4) 도 평면에서 보았을 때 정방형이며, 그 중앙부에 장착공 (8a) 과 동일한 배열로 관통공 (4a) 이 형성되어 있다. 클로깅 방지판 (6) 도 동일한 배열로 관통공 (6a) 을 갖고 있다.

다음으로, 도 7 에 나타내는 성형체 (20) 에 대하여 설명한다. 성형체 (20) 는, 주성분이 인산칼슘계 재료로 이루어지는 다공체의 소결 성형체이며, 원주체의 형상을 하고 있다. 인산칼슘계 재료는, 예를 들어, 골종양, 골절 등의 치료시에 뼈의 간극에 매립되는 재료이다. 성형체 (20) 는 내부에 일 방향, 도 7 에서는 상하 방향으로 배향된 복수의 관통공인 기공 (22) 을 갖고 있다. 기공 (22) 이 일 방향으로 배향되어 있는 것은, 일 방향으로 늘어난 복수의 기공 (22) 이 존재하여 그와 같은 기공 (22) 의 길이 방향이 실질적으로 일 방향으로 정렬된 것을 말하며, 구체적으로는 인산칼슘계 재료 안의 일 방향으로 늘어난 기공 (22) 중 반수 이상의 기공 (22) 의 장축 방향이 상기 일 방향에 대해 교차 각도 30 °이내의 범위에 정렬된 것을 말한다. 여기에서 말하는 「교차 각도」란, 임의의 평면에 대한 기공 (22) 의 장축의 정사영 (正射影) 의 교차 각도를 말한다.

성형체 (20) 는 공지된 방법에 의해 얻어진다. 예를 들어, 성형체 (20) 의 제조 방법은, 도 8 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 성형체 원료를 매체 중에 분산시켜 슬러리 (26) 를 조제하는 슬러리 조제 공정 (공정 A) 과, 도 8 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 얻어진 슬러리 (26) 를 용기 (28) 에 충전하는 공정 (공정 B) 과, 용기 (28) 를 슬러리 (26) 의 응고점 이하의 냉매 (30) 에 일정 방향, 구체적으로는 도 8 의 (c) 의 화살표 A 방향으로 삽입하여, 슬러리 (26) 를 일방의 단부측으로부터 일 방향으로 동결시키는 공정 (공정 C) 과, 도 4 의 (d) 와 같이, 동결시킨 슬러리 (26) 를 건조시켜 성형체 (20) 를 얻는 공정 (공정 D) 과, 건조시킨 성형체 (20) 를 소성하는 공정 (공정 E) 을 갖는다.

도 8 의 (a) 는 슬러리 (26) 의 조제를 모식적으로 나타낸 도면이다. 공정 A 에 사용하는 슬러리 (26) 는, 성형체 원료를 매체에 분산시켜 조제할 수 있다. 여기에서, 「성형체 원료」란, 성형체 (20) 를 제조하기 위한 입자를 말하고, 구체적으로는 인산칼슘계 재료를 제조하기 위한 입자를 말한다. 또, 슬러리 (26) 에는, 후술하는 첨가제가 용해 또는 분산되어 있다.

성형체 원료로서는, 예를 들어, 수산어퍼타이트 (hydroxyapatite), 불소어퍼타이트, 염소어퍼타이트, 인산3칼슘, 메타인산칼슘, 인산4칼슘, 인산수소칼슘, 인산수소칼슘 2수화물 등이 있고, 이것들을 임의로 혼합시킨 것이어도 된다. 또, 성형체 (20) 에서는, 인산칼슘계 재료에 있어서의 Ca 성분의 일부가, Sr, Ba, Mg, Fe, Al, Y, La, Na, K, Ag, Pd, Zn, Pb, Cd, H 및, 그 밖의 희토류에서 선택되는 1 이상으로 치환되어도 된다. 또한, (PO₄) 성분의 일부가, VO₄, BO₃, SO₄, CO₃, SiO₄ 등에서 선택되는 1 종 이상으로 치환되어도 된다. 또한, (OH) 성분의 일부가, F, Cl, O, CO₃, I, Br 에서 선택되는 1 종 이상으로 치환되어도 된다.

도 8 의 (b) 의 공정 B 에 있어서는, 공정 A 에서 얻어진 슬러리 (26) 를 용기 (28) 에 충전하여, 도 8 의 (c) 의 공정 C 에 있어서, 용기 (28) 를 슬러리 (26) 의 응고점 이하로 냉각시킨 냉매 (30) 에 삽입 (침지) 해 감으로써, 용기 (28) 내의 슬러리 (26) 를 일방의 단부측, 즉, 용기 (28) 의 삽입 방향 선단측의 단부로부터 일 방향으로 동결시켜 슬러리 (26) 의 성형체를 얻는다. 이와 같은 동결의 결과, 성형체 중에 서릿발 형상의 응고된 매체의 결정이 성장하여, 일 방향으로 배향된다.

도 8 의 (d) 의 공정 D 에 있어서, 동결된 슬러리 (26) 를 건조시킴으로써, 매체의 결정이 승화되어, 기공 (22) 을 갖는 성형체 (20) 가 얻어진다. 전형적으로는 슬러리 (26) 가 들어있는 용기 (28) 를 그대로 감압하에서 동결 건조를 실시한다. 이 조작에 의해 서릿발 형상의 응고된 매체 성분을 승화시켜, 응고된 매체 성분이 존재하고 있던 부분이 승화 자국으로서 기공 (22) 이 된다. 결과적으로 성형체 내에 일 방향으로 배향된 기공 (22) 이 형성된다.

공정 E 에서는, 이 성형체 (20) 를 소성함으로써, 기공 (22) 을 갖고, 또한 인산칼슘계 입자가 치밀하게 소결된 성형체 (20) 가 얻어진다. 전형적으로는 공정 D 에서 얻어진 성형체를 용기 (28) 에서 빼내어, 필요에 따라 적당한 성형을 실시하고, 각각의 성형체 (20) 에 적합한 온도 및 소결 시간으로 소성한다. 소결 (소성) 시에는, 얻어지는 소결체의 기계적 강도가, 생체 내로의 매입에 적합한 강도가 되도록, 즉, 수술 현장에서, 가공이 가능하고, 또한, 생체 매입 후에 파손 등이 발생하지 않을 정도가 되도록, 소결 조건을 결정하는 것이 바람직하다. 이들에 의해 서릿발 형상의 응고된 매체 성분의 승화 자국을 기공 (22) 으로 하는 성형체 (20) 가 제조된다.

다음으로, 도 1 의 압축 분쇄 장치 (1) 를 이용하여, 성형체 (20) 로부터 인산칼슘계 입자를 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 분쇄된 입자는, 예를 들어, 성형체 (20) 주위의 뼈의 간극에 충전된다. 도 2 의 하면 프레스 다이 (4) 를 트레이 (14) 와 함께 압축 분쇄 장치 (1) 의 전방으로 인출하여, 하면 프레스 다이 (4) 위에, 상기 서술한 바와 같이 하여 얻어진 복수의 성형체 (20) 를 올려놓는다. 이 때 성형체 (20) 의 기공 (22) (도 8) 이 상하 방향, 즉, 도 1 의 상면 프레스 다이 (8) 의 침 형상 돌기물 (16) 이 이동하는 방향과 일치하도록 배치한다.

다음으로, 레버 (10) 를 조작하여, 하방향의 X 방향 (도 2) 으로 회전 운동 조작함으로써, 도 1 의 상면 프레스 다이 (8) 를 하방, 즉 기공 (22) 이 늘어나는 방향을 따라 이동시킨다. 이로써, 상면 프레스 다이 (8) 의 하부에 형성된 복수의 침 형상 돌기물 (16) 이, 클로깅 방지판 (6) 의 관통공을 통과하여, 성형체 (20) 를 분쇄하여 하면 프레스 다이 (4) 의 관통공을 통과한다. 이 때, 성형체 (20) 를 분쇄했을 때의 부스러기가, 도 1 의 하면 프레스 다이 (4) 의 하방의 트레이 (14) 에 의해 회수된다. 계속하여, 레버 (10) 를 조작하여, 상면 프레스 다이 (8) 를 상방으로 이동시킨다. 이 때, 침 형상 돌기물 (16) 에 부착된 부스러기는, 클로깅 방지판 (6) 에 의해 제거된다.

이와 같이 하여 분쇄된 인산칼슘계 입자는, 크기별로 분급된다. 입자를 분급할 때, 체를 사용하여 5 분 이상 체로 친다. 이로써, 입자의 알갱이의 크기를 극단적으로 변화시키지 않고 둥글게 할 수 있다.

상기 서술한 일련의 공정은 모두 수동으로 실시하도록 설명했지만, 상기 공정의 일부 또는 전부를 자동으로 실시하도록 할 수 있다.

성형체 (20) 의 두께를 변경함으로써, 원하는 사이즈의 입자가 성형된다. 통상적으로 성형체 (20) 의 두께가 큰 경우, 큰 입자가 제조된다. 요컨대, 입자의 사이즈는 성형체 (20) 의 두께에 비례한다. 또한, 상기 입자의 사이즈는, 취급성, 충전성 등의 관점에서, 입경 0.5 ∼ 5.0 ㎜ 인 것이 바람직하다. 기공 (22) 과 평행 방향의 두께가 1.5 ∼ 3.0 ㎜ 인 성형체 (20) 를, 직경이 1.2 ㎜ 이고 밀도가 16 개/㎠ 인 침 형상 돌기물 (16) 에 의해 압축 분쇄함으로써, 입경이 1.0 ∼ 5.0 ㎜ 인 인산칼슘계 재료를 얻을 수 있다.

이와 같이 하여 제조된 인산칼슘계 재료의 입자는, 탄산 가스의 흡착재, 필터재, 촉매 담체, 단열재, 흡음재, 흡착제, 뼈보충재, 바이오 리액터 담체 등의 각종 용도에 사용된다. 특히 탄산 가스 흡착재나 인공뼈로서 사용하면, 입도가 균일하므로 취급이 용이하고, 또한 충전율이 향상되어 바람직하다.

제조된 인산칼슘계 재료의 입자를 뼈보충재로 사용하는 경우의 사용 방법은, 필요에 따라 생리 식염액에 침지한 후, 단독으로 또는 자가뼈와 혼합하여, 뼈 결손부에 충전하여 사용한다.

상기 인산칼슘계 입자의 제조 방법에 의하면, 주성분이 인산칼슘계 재료로 이루어지는 성형체 (20) 를, 복수의 침 형상 돌기물 (16) 에 의해 분쇄하고 있기 때문에, 종래의 롤 밀 분쇄 등과 비교하여, 특정한 입경 범위의 분쇄물 (인산칼슘계 입자) 을 높은 수율로 얻을 수 있다. 즉, 등간격으로 배열한 돌기물 (16) 이 성형체 (20) 에 대해, 균일하게 다점에서 하중을 가하기 때문에, 등간격에서의 성형체 (20) 의 파단이 발생하고, 그 결과, 균일한 입자가 고수율로 얻어진다. 입자의 제조 공정에 있어서의 수율 저하가 개선되어, 수율이 현격히 향상된다.

성형체 (20) 가 내부에 일 방향으로 배향된 복수의 기공 (22) 을 갖고, 상기 일 방향을 따라 침 형상 돌기물 (16) 을 이동시켜 압축 분쇄하고 있기 때문에, 기공 (22) 을 갖는 성형체 (20) 여도, 돌기물 (16) 의 크기나 배치를 바꿈으로써, 원하는 입자를 용이하게 얻을 수 있다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다.

〔제조예 1〕 인산칼슘계 재료를 주성분으로 하는 성형체의 제조

증류수 중에, 하이드록시어퍼타이트와 젤라틴을,〔하이드록시어퍼타이트 : 젤라틴 : 증류수 = 20 : 4.8 : 75.2/wt％〕의 조성으로 분산·용해시켜, 슬러리 (26) 를 제조하였다. 다음으로, 슬러리 (26) 를 내경이 약 16 ㎜ 인 용량 15 ㎖ 의 그라이너사 (독일) 제조 원심 튜브 (폴리프로필렌 수지제) 의 용기 (28) 에 10 g 충전하여, 4 ℃ 로 유지된 냉장고에서 3 시간 냉각시켰다. 그 용기 (28) 를, -20 ℃ 로 냉각시킨 에틸알코올욕에 24 ㎜/h 의 속도로 침지하여, 서릿발 형상의 얼음을 슬러리 중에 형성시켰다. 이와 같이 하여 얻어진 슬러리의 동결체를 진공 중에서 승화 건조시킨 후, 건조체를 1200 ℃ 에서 1 시간 소결함으로써, 배향된 기공을 갖는 인산칼슘계 재료를 주성분으로 하는 성형체 (20) 를 얻었다.

〔제조예 2〕 입경이 2 ∼ 5 ㎜ 인 인산칼슘계 입자의 제조

제조예 1 에서 얻어진 성형체를 두께가 3.0 ㎜ 인 원주 형상으로 절단하여, 격자 각도 60 °, 돌기 직경 1.2 ㎜, 돌기 간격 3.0 ㎜, 단위 면적당의 돌기 개수 16 개/㎠ 의 분쇄 장치 (1) 에 의해 분쇄를 실시하였다. 또한, 얻어진 분쇄 시료에 대하여, 공칭 메시가 4.75 ㎜ 와 2.36 ㎜ 인 체를 조합하여 체에 통과시켜, 입경이 2 ∼ 5 ㎜ 인 시료를 얻었다 (실시예 1). 그 시료의 중량을 측정하여, 수율을 산출하였다. 여기에서 입경 2 ∼ 5 ㎜ 란, 공칭 메시가 4.75 ㎜ 인 체를 조합하여 체에 통과시켜, 공칭 메시가 2.36 ㎜ 인 체를 통과하지 않은 시료를 말하고, 공칭 메시란, 측정에 사용한, JIS Z 8801-1 로 규정한 시험용 체의 메시로 나타낸 것을 말한다. 수율이란, 체로 친 후의 입자의 중량을 분쇄 전의 성형체 (20) 의 중량으로 나눈 것이다.

한편, 제조예 1 에 의해 얻어진 성형체를 두께가 3.0 ㎜ 인 원주 형상으로 절단하여, 회전수 12900 rpm 의 밀 크러셔에 도입하여, 1 초간 × 5 회 (1 초간 분쇄 후, 10 초간 정지를 5 회) 분쇄하였다. 이렇게 얻어진 분쇄 시료에 대하여, 공칭 메시 4.75 ㎜ 와 2.36 ㎜ 인 체를 조합하여 체에 통과시켜, 입경이 2 ∼ 5 ㎜ 인 시료를 얻었다 (비교예 1). 그 시료의 중량을 측정하여, 수율을 산출하였다.

또한, 제조예 1 에 의해 얻어진 성형체를 두께가 3.0 ㎜ 인 원주 형상으로 절단하여, 마노제 유발에 도입하여, 마노제 유봉 (92.6 g, φ20 × 130 ㎜) 으로 스트로크수 3 회/초로 60 초간 분쇄하였다. 이렇게 얻어진 분쇄 시료에 대하여, 공칭 메시가 4.75 ㎜ 와 2.36 ㎜ 인 체를 조합하여 체에 통과시켜, 입경이 2 ∼ 5 ㎜ 인 시료를 얻었다 (비교예 2). 그 시료의 중량을 측정하여, 수율을 산출하였다.

또한, 제조예 1 에 의해 얻어진 성형체를 두께가 3.0 ㎜ 인 원주 형상으로 절단하여, 스테인리스제 납작한 접시에 도입하여, 목제 해머 (293.0 g, 두부 φ45 × 130 ㎜, 손잡이 10 × 20 × 280 ㎜) 를 경사 60 °, 초속 0 m/s 로 자연 낙하를 50 회 실시하여 분쇄하였다. 이로써 얻어진 분쇄 시료에 대하여, 공칭 메시가 4.75 ㎜ 와 2.36 ㎜ 인 체를 조합하여 체에 통과시켜, 입경이 2 ∼ 5 ㎜ 인 시료를 얻었다 (비교예 3). 그 시료의 중량을 측정하여, 수율을 산출하였다.

또한, 제조예 1 에 의해 얻어진 성형체를 두께가 3.0 ㎜ 인 원주 형상으로 절단하여, 회전수 20 rpm, 롤의 클리어런스가 3 ㎜ 인 알루미나제 롤 크러셔에 도입하여, 분쇄하였다. 이로써 얻어진 분쇄 시료에 대하여, 공칭 메시가 4.75 ㎜ 와 2.36 ㎜ 인 체를 조합하여 체에 통과시켜, 입경이 2 ∼ 5 ㎜ 인 시료를 얻었다 (비교예 4). 그 시료의 중량을 측정하여, 수율을 산출하였다.

또한, 제조예 1 에 의해 얻어진 성형체를 두께가 3.0 ㎜ 인 원주 형상으로 절단하고, 움직이는 톱니 스트로크수 325 회/분, 분쇄 톱니의 클리어런스가 1 ∼ 8 ㎜ 인 고크롬 주철 죠 크러셔에 도입하여, 3 초간 분쇄하였다. 이로써 얻어진 분쇄 시료에 대하여, 공칭 메시가 4.75 ㎜ 와 2.36 ㎜ 인 체를 조합하여 체에 통과시켜, 입경이 2 ∼ 5 ㎜ 인 시료를 얻었다 (비교예 5). 그 시료의 중량을 측정하여, 수율을 산출하였다.

실시예 1 및 비교예 1 ∼ 5 의 수율을 표 1 에 나타낸다.

	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5
분쇄 수단	본 발명의 분쇄 장치	밀 크러셔	유발	해머 분쇄	롤 크러셔	죠 크러셔
수율 (％)	71.9	6.4	29.9	28.2	5.3	7.1

표 1 로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 에서는, 비교예 1 ∼ 5 와 비교하여 현격히 높은 수율이 달성되었다.

실시예 2 ∼ 6 은, 실시예 1 과는, 크기, 배치 등이 상이한 침 형상 돌기물 (16) 을 갖는 분쇄 장치 (1) 에 의해 분쇄를 실시한 것으로, 각 수율을 표 2 에 나타낸다.

실시예 2 ∼ 4 는, 실시예 1 로부터 돌기 간격, 즉 단위 면적당의 돌기의 개수를 바꾼 예이다. 실시예 3 이 가장 높은 수율을 나타내고 있지만, 실시예 2 및 4 도, 비교예 1 ∼ 5 에 비하면, 수율이 상당히 개선되었다. 따라서, 단위 면적당의 돌기의 개수는 5 ∼ 35 개/㎠ 가 바람직하다.

실시예 5 는, 실시예 1 로부터 돌기물의 직경을 바꾼 것이지만, 수율은 거의 변함없다. 따라서, 돌기물의 직경 (d) 은 1.0 ∼ 2.0 ㎜ 가 바람직하다. 실시예 6 은, 실시예 1 로부터 돌기물의 격자 각도를 바꾼 것이지만, 수율은 거의 변함없다. 따라서, 돌기물의 격자 각도는 60 ∼ 90 °가 바람직하다.

〔제조예 3〕 입경이 1 ∼ 2 ㎜ 인 인산칼슘계 입자의 제조

제조예 1 에서 얻어진 성형체를 두께가 1.5 ㎜ 인 원주 형상으로 절단한 점 이외에는 제조예 2 와 동일하게 분쇄를 실시하였다. 얻어진 분쇄 시료에 대하여, 공칭 메시가 1.70 ㎜ 와 1.18 ㎜ 인 체를 조합하여 체에 통과시켜, 입경이 1 ∼ 2 ㎜ 인 시료를 얻었다 (실시예 7). 그 시료의 중량을 측정하여, 수율을 산출하였다. 한편, 상기와 같은 분쇄 장치를 사용하는 대신에, 비교예 1 ∼ 5 와 동일한 방법으로 각각 분쇄하여, 얻어진 분쇄 시료에 대하여, 공칭 메시가 1.70 ㎜ 와 1.18 ㎜ 인 체를 조합하여 체에 통과시켜, 입경이 1 ∼ 2 ㎜ 인 시료를 각각 얻었다 (비교예 6 ∼ 10). 또한, 비교예 9 의 롤 크러셔에 있어서의 롤 클리어런스는, 성형체의 두께에 맞춰 1.5 ㎜ 로 하였다. 실시예 7 및 비교예 6 ∼ 10 의 수율을 표 3 에 나타낸다.

	실시예 7	비교예 6	비교예 7	비교예 8	비교예 9	비교예 10
분쇄 수단	본 발명의 분쇄 장치	밀 크러셔	유발	해머 분쇄	롤 크러셔	죠 크러셔
수율 (％)	51.2	6.0	13.5	4.8	6.3	2.6

표 3 으로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 7 에서는, 비교예 6 ∼ 10 과 비교하여 현격히 높은 수율이 달성되었다.

이상과 같이, 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명했지만, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서, 여러 가지 추가, 변경 또는 삭제를 할 수 있다. 예를 들어, 도 1 의 실시형태에서는, 상면 프레스 다이 (8) 에 하방향의 침 형상 돌기물 (16) 을 형성하여 침 형상 돌기물 (16) 을 하방으로 이동시킴으로써 성형체 (20) 를 압축 분쇄하고 있는데, 하면 프레스 다이 (4) 에 상방향의 침 형상 돌기물 (16) 을 형성하여 침 형상 돌기물 (16) 을 상방으로 이동시킴으로써 성형체 (20) 를 압축 분쇄하도록 해도 된다. 따라서, 그와 같은 것도 본 발명의 범위 내에 포함된다.

1 : 압축 분쇄 장치
4 : 하면 프레스 다이
6 : 클로깅 방지판
8 : 상면 프레스 다이
10 : 레버 (구동 수단)
16 : 침 형상 돌기물
20 : 성형체
22 : 기공

Claims

주성분이 인산칼슘계 재료로 이루어지는 성형체를, 서로 평행하게 나란히 돌출되는 복수의 침 형상 돌기물에 의해 압축 분쇄하고,
상기 성형체가 내부에 일 방향으로 배향된 복수의 기공을 갖고, 상기 일 방향을 상기 침 형상 돌기물의 돌출 방향으로 합치시킨 상태에서 상기 침 형상 돌기물을 상기 돌출 방향으로 이동시켜 압축 분쇄하는 것을 특징으로 하는 인산칼슘계 입자의 제조 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 침 형상 돌기물의 직경이 1.0 ∼ 2.0 ㎜ 인 인산칼슘계 재료의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 침 형상 돌기물의 단위 면적당의 개수가 5 ∼ 35 개/㎠ 인 인산칼슘계 재료의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 침 형상 돌기물의 격자 각도가 60 ∼ 120 °인 인산칼슘계 재료의 제조 방법.
삭제
주성분이 인산칼슘계 재료로 이루어지는 성형체를 서로 평행하게 나란히 돌출되는 복수의 침 형상 돌기물에 의해 압축 분쇄하는 장치로서,
상기 성형체를 올려놓는 하면 프레스 다이와,
상기 하면 프레스 다이의 상방에 배치된 클로깅 방지판과,
상기 클로깅 방지판의 상방에 배치되어, 하방으로 돌출되는 복수의 침 형상 돌기물이 수평 방향으로 나란히 형성된 상면 프레스 다이와,
상기 상면 프레스 다이와 하면 프레스 다이의 일방을 타방을 향하여 상대 이동시켜, 상기 침 형상 돌기물을 상기 클로깅 방지판, 상기 성형체 및 상기 하면 프레스 다이에 관통시키는 구동 수단을 구비하고,
상기 성형체가 내부에 일 방향으로 배향된 복수의 기공을 갖고, 상기 일 방향을 상기 침 형상 돌기물의 돌출 방향으로 합치시킨 상태에서 상기 침 형상 돌기물을 상기 돌출 방향으로 이동시켜 압축 분쇄하는 것을 특징으로 하는 압축 분쇄 장치.