JPH0236873A - 整形外科用２相セメント混合物 - 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１頭発明は、整形外科治療に使用される２＋１］セメ
ン１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千ツマ−から成
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（１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った印象を与えるが、
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隙間を充填す
るだめのものである。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った場合、前記セメン）・は移
植体と人骨との間にぴったりとはまりこみ物理的支持効
果を発するものである。このような接骨用セメントの最
も−・船釣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って代替する診断が下さ
れると、手術によって該頭部を切除すべく露出し、大腿
骨に前記補綴に合った四部をくり抜く。次に、前記液相
体と固相体とを混合して可塑性のペース１へ状セメント
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ｉｉＩ記セ
メントが硬化するまで１０分から１５分間待ら、その後
、再び大腿骨とその新しい頭部との位置合わせを行う。

骨盤の関節部に杯状需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って、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（・ロキシアパタイトから成り
、ご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（ｐＨ１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、骨細胞自身によって形成された
基質中に侵入する活性細胞がこれである。そして、前記
鉱質結晶がハイｉ”ロキシアパタイトとして形成される
のは、遺骨細胞、即し、もっばら骨組織の形成に関わる
細胞によっ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遺骨細胞
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） 前記遺骨細胞及び破骨細胞は共に代謝活性細胞であり、
数多（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
用によっ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
脂によっ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かあることが判明し
た。

１’ｌ’ｌち、いくつかの臨床例において、異なった時
期に前記移植体の脱隙（又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
ものであって、この現象こそが全手術の成否を決定する
ものである。」二記の離脱現象は、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
よって代替され、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、重合化によって生じる発熱反応により接骨セメ
ントか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、′°ヒー・ミョ
ウヘルグ、エイ・レイホウム他著、低及び高粘性接骨セ
メント−、ニジチエ　オアトップ　スカンド　５８．１
０６−１０８１９８７発行“（”ｌｏｗ　ｖｅｒｓｕｓ
　ｈｉｇｈ　ｖｉＳｃｏｓｉｔｙ　ｂｏ−ｎｅ　ｃｅｍ
ｅｎｔ”ｂｙ　Ｂ、Ｍｊｏｂｅｒｇ＋　Ａ、　Ｒｙｄｈ
ｏｌｍ　ｅｔ　ａｌ、　ｐｕｂｌｉｓｈｅｄｉｎ　Ａｃ
ｔａ　０ｒｔｏｐ　５ｃａｎｄ　５８．１０６−１０８
　ｉｎ　１９８７　）に記載されているように、治療用
のセメントが重合化中に達する温度は、セメントの種類
によって異なるが、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Ｉ・がくり抜かれた四
部の内部骨表面と接触すると、この骨組織に湯境が発生
し、更に、これが原因となって、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
に隙間を形成し、この隙間によっ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。

この機能低下にだいしては、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く必要がある。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上ツ
マ−の量を減らすことによっ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、オステロオボーシス症候群、即ち
、骨構造の異常希薄化に対抗するフッ化塩の使用が、ロ
ソルム（Ｒｏｔｈｏｌｍ　）博士が職業」二、大量のフ
ッ素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った観察結果に基づき認めら
れてきている。フッ素化合物の骨組織に対する作用原理
は、゛医療に於けるフッ化物・ニブ−・テ・エルビッシ
＋　−・１９７０”　（”目ｕｏｒｉｄｃ　ｉｎ　ｍｅ
ｄｉｃｉｎｅｅｄ　Ｔ、　Ｌ、　Ｖｉｑｃｈｅｒ、　１
９７０）における複数の著者の論文中において示されて
おり、ここでフッ素化合物により骨組織の制御及び再生
が可能である。

フッ素の作用は、一つは生化学的、もう一つば生物学的
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ッ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、これによって骨構造の物理的
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って確認されている。−
・方、前記生物学的作用としては、遺骨細胞に対する直
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、−時的組織変化あるいはその結果としての非石
灰化骨基質の生成ど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か増
太し、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、フッ素イオンは骨組織
によって象、速に捕らえられてハイ［・ロギシアパタイ
１〜の鉱質構造中に入り込め、ここでフルオロハイドロ
キシアバタイ１ｉＦＡＰ）を形成しているハイ１０キシ
Ｍ（−ｏｔ−＋−）　　と置換する。この時、フッ素イ
オンはハイドロキシアパタイト 換することもある。すなわちこの最大飽和状態において
、フッ素イオンは１００力の骨組織中で２０，０００な
い、Ｌ３５．Ｏ　Ｇ　Ｏ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ミリクラ
ノ、のフッ化すＩ−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
フッ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、ＩＨ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ッ素の半減効果によって放
出される量との間で均衡状態が保たれるからである。さ
らに前記のフッ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ッ素沈着症状を引き起こ
すばかりてなく、患者のいくつかの器官に有害な作用を
及ぼし、その結果、投与量を減少させなりればならなく
なる。更に、移植体を装着した箇所において許容範囲を
越えた蓄積が発生ずる場合もある。

前述した離脱現象に関して調査した結果、上記の要因が
この離脱現象の原因となっ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って生じる慢
性炎症反応、補綴を「１々使用する時に物質にかかるか
なり人きなしかも周期的な変動負荷によって生じる前記
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ｉｌｌテアクリル樹脂直接接触するとと
もに、発熱性重合反応に伴っ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住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
る熱損傷の域値は約、摂氏７０度であり、これ以−にの
温度は生体構造を回復不能に変質さーＵてしまう）、セ
メンＩ・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って住しる
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、ｉ二重の明６Ｙｆになった脱離現象
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１恨にとどめることが可能な接骨セメン１を得
ることである、■Ｉ］ち改良型接骨セメン１−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ッ素イ
オンを長期間に渡って徐々に、十分かつ無害な状態で部
分放出することが可能なフッ化塩を混在した接骨セメン
トを得ることである。

１　ご） （課題を解決するだめの手段） 上記課題を達成するために、本願発明に係る固相及び液
相から成る整形性利用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（（Ｏｒ
、ＨｎＯｚ）　ｎ　−）と、触媒としての過酸化ヘンジ
イル（ｃ　＋−＋１１ｏＯ−）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（Ｃ、］−１、
０２）と、硬化促進剤としてのＮ−Ｎ−ジメチル−ｐ−
トルイジン（Ｃ、、ｉ−１、３Ｎ　）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
の異なっ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、従って重合時
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−ド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、接骨上メントとして必要な強度か肖られ
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
ら成る整形外相用２相セメンＩ〜混合物において、前記
固相か、ポリマーとしてのポリメタクリル酸メチル（−
（Ｃａ１ｌ　１１０２）　ｒ＋−）１］７％と、触媒と
しての過酸化ヘンソイル（Ｃ１４Ｈ，ｌ　ＯＯ４）　　
３％とを有し、前記液相かモノマーとしてのモノメタク
リル酸メチル（Ｃ５Ｈ，０２）９９．１０％と、硬化促
進剤としてのＮ−Ｎ−ジメチル−ＩＪ−トルイジン（Ｃ
７Ｉｔ、３Ｎ）０．８９％と、安定剤としてのヒドロキ
ノン約２０部／　ｌ　００万（ｐｐｍ）とを有するもの
とし、前記固相の一投与量４０クラ１、に対し反応する
のに必要な前記液相の量か１４ミリリットルであり、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０．８
０％ないし２．００％と、粒径３．７１ないし１０．５
０ミクロンのものが３．０（］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．Ｏｆないし５１
．．００ミクロンのものが／１５．００ないし５５．０
０％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
総釘分率が１００％であることを特徴とするごともでき
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．（０ミクロンのふるいを通過し、かつ、全体の内
少なくとも９７％のものが径２，２０ミク１コンのふる
いを通過するものが０．８０ないし２．００％と、粒径
３７１ないし］、０．５０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１（６）、５１ないし２５．００ミクロンで
、全体の内少な（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．ｌ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１３７．００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％のちのＢ が径７３．ｎＯ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画分率
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、徐々にフッ素イオンＦ−を骨に放出可能なフッ
化塩としてのフッ素が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、このフッ化塩
としては、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、フッ化アンモ
ニウム（ＮＨ４Ｆ）、フッ化リン酸ナトリウム（Ｎａ２
ＰＯ３Ｆ）　、フン化珪酸ナトリウム（Ｎａ２ＳｉＦ６
）、フッ化錫（ＳｎＦ６）、フッ化カリウム（ＫＦ）、
フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化リチウム（Ｌ
　ｉ　Ｆ）　、フッ化亜鉛（ＺｎＦ２）、ヘギザフルオ
ロ燐酸カリウム（ＫＰＦ６）、ヘキザフルオロ燐酸アン
モニウム（ＮＨ４ＰＦＪ　、ヘキサフルオロケイ酸ナト
リウム（Ｎａ２ＳｉＦ、）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
ぞれ別のパックにいれてもよいし、あるいは同じパック
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は、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、セノンｌ−わ）体の投与量を完全に反応させて
正（ｊ育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ゼることが可能にな
る。ごこで重合化反応において発生ずる熱量が液相の量
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ずる熱の量を減少させ
ることができる。従って、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。よって従来の治療用セメントの重合化温度摂氏７
０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ず
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（Ｂｒｉｔ
ｉｓｈ　５ｔａｎｄａｒｄ　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
ルに対して行った結果によると、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、フッ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、骨組織が直接フッ素と接触するこ
となって、不利な全身投与の必要性がなくなるとともに
、フッ素と骨組織との間の接触状態が改善され、従って
長期に渡っ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り°ンブルとして作成し
たものについて以下のような実験を行った。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Ｎ００１はシ・エム・ダブリユウ（Ｃ
ＭＷ）１社製のもの、サンプルＮｏ、２はシンプレック
ス（ＳＩＭＰＩ、ＥＸ）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緻
を装着するための場合を想定して本実験をすずめだ。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。

表１ 過酸化へ、ンゾイル（Ｃ１４■−１１ｏ０４）３％一方
、前記セメントの液相は１４　ｒｒｉ　Ｉ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（Ｃ３ｌ−１，０２）　９９．
１０％ヒドロキシン　　　　　　　　　　　〜２０ｐｐ
ｍ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」二の５種のサンプルの粒径分布データ、比表面面積
、吸収液体上ツマー量の比較を表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・ミクロフレックス・エフエ
ックス（ＮＩＣＯＮ　ＭＩＣＲ叶１．ＥＸ　Ｉ？Ｘ）写
真システムを備えたオプチフオＩ・−エム（ＯＰＴＩｌ
ｉｌｌＯＴ−Ｍ）顕微鏡を使用した。また粒径測定には
シンパテックス（ＳＹＭＰＡＴＥＸ　）レーザ粒度分析
器を使用した。

１サンプルＮｏ、　　ｌ　　　Ｉ］　　　ｌ　　　２２
　　　ｌ　　　記１、、□ｌ　　　　　　ｌ　　　　　
　１粒径 ｆｒｏｍ　Ｏ，９０ｇｍ ０５９１÷２．２０話ｍ 礼２１÷３．７０μｍ ３．７＋　、ＩＯ，５０μｍ １０．５ｈ２５，０１１ｍ ２５．０１＋Ｓｌ、ＯＬｌｍ ５１．０１÷７３．０μｍ ７３．０１＋８７．０μｍ ｏｖｅｒ　８７．（ｌ１ｇｍ １１３％ １１３％ ００３％ ４３９％ １７６４％ ４９７６％ ２２１０％ ３８２％ ０００％ ２３８％ ３７１％ ２７１％ １６４３％ ２４００％ ２７８７％ １６８８％ ４８２％ １．２１％ ３１１０％ ４８４％ １９２％ ６７１％ １５８５％ ４２６６％ ２００９％ ４．２８％ ０．２６％ 量／ｌ投与量１２２ １□１　　　　１ １く ０００％ ０００％ ０００％ ０５５％ ４７５％ ３９５９％ ３８１３％ １２４２％ ７１５５％ ０．００％ ０刀０％ ０．００％ １．３１％ ９．３２％ ４２．６６％ ３４．８５％ ９．６６％ ２．２０％ 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１
０ミリの円筒プレス機を使用してそれらの圧縮試験を行
った。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基準に従った。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２ 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ーにつき説明する
。

サンプルＮｏ、１は、形態的には粉体であって、小数の
球体と、これら球体とばば同様の寸法で形状が不規則な
数個の楕円体とアモルファス粉体とから構成されていた
。そしで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
った。その物理的強度に関しては、英国基準ヒーエス（
Ｂｒｉｔｉｓｈ　Ｓｔｙ＋ｎｄａｒｄ　ＢＳ）　３５３
１第（Ｐａｒｔ）７に基づいて試験を行った結果、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３．１
０％、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．　１２
７　ｎＫ／ｃ＋ｌｌであった。

サンプルＮＯ１２は、形態的には粉体てあって、多数の
球体と、アモルファス粉体とから構成されており、楕円
体はまったく含まれていない。吸収された液体モノマー
の量は２０ミリリツトルであった。このサンプルの物理
的強度は、２（＋ 前述の基準値に合致するものであった。又、その粒径分
析データは、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％であった。比表面面積は
０．１２２ｒｒｆ／ｃｆｆｌであった。

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って、異なっ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
子はまったく含まれていない。吸収された液体モノマー
の量は１４ミリリツトルであった。このサンプルの物理
的強度は、前述のＢＳ基準値に合致するものであった。

又、その粒径分析データば、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った
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−ｉｌ！過したものが１００％であった。そして、
比表面面積は（１、０６１１１１／ｃｍであった。

サンプルＮｏ、４は、形態的に４Ｊ粉体であって、球体
のみから構成されており、アモルファス粉体や楕円体は
まったく含まれていない。吸収された液体モノマーの量
は１３ミリリツトルであった。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った。又、
その粒径分析データは、径５００ミクロンのふるいを通
過したものはまったく無く、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１０
３．００ミクロンのふるいは１００％通過した。比表面
面積は０．０２２ｒイ／Ｃがであった。

サンプルＮｏ、５は、形態的には粉体であって、球体の
みから構成されており、アモルファス粉体や校内体はま
った（含まれていない。吸収された液体モノマーの量は
１３ミリリットルであった。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った。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
はまった（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．
０２５ボ／Ｃ鰯であった。

」−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、ｌやＮ。

２のように、種々の粒径の球体とアモルファス粉体及び
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つの結果が生しる。

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、はとんど同じ粒径の球体のみから成る粉体
＠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ったく異なった構成を有する粉
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シか得られ
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、即し、商い重合化温度、心肺機
能不全等の問題は解決されない。−・力抜者の場合は、
反対に、多量の液体モノマーによる問題点は避りられる
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［・混合ｊ（０ 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って、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なように、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
分布との両刀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
成される隙間を埋めるのに非常に重要な働きを有する。

そして、これによってコンパクトかつ強度において優れ
た、従って、整形外科用に適したセメントを得ることが
＋’＋Ｊ能になるのである。

もし上記の粒径の割合が、例えば、前記（）゛ンプルＮ
ｏ、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はならなくなる。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、前記ザンプルＮｏ、４
及びＮｏ、５のように、もしも」コテの構成部分が完全
に欠如している場合には、大径の粒子間の隙間はモノマ
ーのみによっ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っていて
も、このセメントはもろく、壊れ易（、従って、整形外
科用としては不適当なものになってしまう。

つぎにフッ素イオンを長期間に渡って徐々に、十分かつ
無害な状態で部分放出することが可能なフッ化塩を有す
る接骨セメントを得る目的で、行っ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、フッ化塩
を含有し、その固相の組成は次の通りである。

フッ化ナトリウム　（ＮａＦ）　　　　　　５％過酸化
ヘンヅイル　（Ｃ＋　４　ＨＩ　ＯＯａ　）　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、フッ素イオンの放出量が、添
加物の分子径、環境温度及び水相作用、セメントと環境
との間の接触面積等の種々の要因によって変化するもの
であることはよく知られている。今回前記フッ素イオン
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Ｉ・を構成するポリマ
ーとの間にほとんどあるいはまったく化学的結合が存在
しないこと、添加物の径が小ざいこと、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ッ化ナトリウムをフッ素
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。フッ化す−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ッ素含有
量が最大である、分子構造が単純でしかもその径が小さ
い、炭素原子とフッ素イオンとの間、即ち、ポリマーと
添加フ・ν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ッ素が放出
拡散されるのは、Ｎａ“及びド−を解離させてフッ化ナ
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、
フッ素はこの鉱質組織であるハイドロキシアバタイＩ〜
にたいしてはっきりと親和性を示し、ハイドロキシ基（
−ＯＨ−）の代替によってハイドロキシアパタイトによ
って優先的に捕らえられる。

上述した今回確認されたフッ素イオン放出量を増加させ
る諸条件に対し、前記緒特性をフン化ナトリウムが有し
ているため、抗生物質への応用に限定されず、フッ化ナ
トリウムが、ゆっ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ッ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、因って
フッ化塩の許容投与量はフッ素イオン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ッ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
のであった。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。

よって上記構成の接骨セメントは、本願の目的に適合し
たものであること判明した。

代理人弁理士　北　　村　　　　修

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（−（Ｃ＿５Ｈ＿８Ｏ＿２）ｎ−）と、触媒とし
   ての過酸化ベンゾイル （Ｃ＿１＿４Ｈ＿１＿０Ｏ＿４）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 （Ｃ＿５Ｈ＿８Ｏ＿２）と、硬化促進剤としてのＮ−Ｎ
   −ジメチル−ｐ−トルイジン（Ｃ＿９Ｈ＿１＿３Ｎ）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っ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ミリリッタであり、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、徐々にフッ素イオンＦ＾−を骨に放出可能なフッ化
   塩としてのフッ素が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、前記フッ化塩が、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、フ
   ッ化アンモニウム（ＮＨ＿４Ｆ）、フッ化リン酸ナトリ
   ウム（Ｎａ＿２ＰＯ＿３Ｆ）、フッ化珪酸ナトリウム（
   Ｎａ＿２ＳｉＦ＿６）、フッ化錫（ＳｎＦ＿２）、フッ
   化カリウム （ＫＦ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ＿２）、フッ化
   リチウム（ＬｉＦ）、フッ化亜鉛 （ＺｎＦ＿２）、ヘキサフルオロ燐酸カリウム（ＫＰＦ
   ＿６）、ヘキサフルオロ燐酸アンモニウム（ＮＨ＿４Ｐ
   Ｆ＿６）、ヘキサフルオロケイ酸ナトリウム（Ｎａ＿２
   ＳｉＦ＿６）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ッ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ったパックに納め
   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。