バイオセラミックセメントのための単分散球形セラミックス粒子の作製

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555214
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 川崎 亮 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50177664)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大村 正二 (株)真壁技研, 研究開発部長(研究職 ; 李 敬峰 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50241542) ; 渡辺 龍三 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20005341)
• Keywords: 球形造粒粉 / 単分散粒子 / バイオセラミックス / 骨充填材 / リン酸トリカルシウム / ヒドロキシアパタイト / サスペンション / 分散材

Research Abstract

本研究は、損傷骨の修復や、整形外科手術による複雑な解剖学的形状の回復のために注目されているバイオセラミックセメント(骨充填材)を対象としており、その主目的は、骨充填材中の骨伝導粒子として用いるための単分散バイオセラミックス球形焼結粉の作製プロセスを試作することである。
前年度は、単分散バイオセラミックス球形焼結粉作製装置を設計し、試作したが、本年度は、生態適合性骨伝導材料としてリン酸トリカルシウム(β-TCP)およびヒドロキシアパタイト(HAP)を用い、造粒粉形成に適したサスペンション調整条件、およびサスペンションの物性を明らかにした。
単分散バイオセラミックス球形焼結粉作製装置は非常に多くのプロセスパラメータを含んでおり、それらの最適化を行った。(サスペンション溶媒、濃度、乾燥条件、脱バインダー条件、プロセスガス流量、焼結温度)。サスペンション噴射装置部については、以下で示すように別途シミュレーションに基づいたプロセスの最適化を試みた。
サスペンションが噴射される過程のシミュレーションは、流体中の圧力分布、ノズルからの流出、液流の切断および液滴形成、球形化過程を中心に解析し、これにより、球形単分散粒を得るためのプロセス条件(圧電アクチュエーターの駆動条件、サスペンション溶媒、雰囲気ガスなど)の最適化を検討した。