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T 0330-3

:2012

(1)

目  次

ページ

1

  適用範囲  

1

2

  引用規格  

1

3

  用語及び定義  

1

4

  試薬 

2

5

  装置 

2

5.1

  溶解速度測定装置  

2

5.2

  ガラス電極  

4

6

  試料 

4

7

  溶解液の調製  

4

7.1

  溶解液の組成及び温度  

4

7.2

  酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液(pH 5.500.08 mol/L)の調製方法  

4

7.3

  トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン−塩酸緩衝液(pH 7.300.05 mol/L)の調製方法  

4

8

  校正用カルシウム標準液の調製  

5

8.1

  カルシウム標準液(Ca: 1 000 mg/L  

5

8.2

  pH 5.50 校正用カルシウム標準液  

5

8.3

  pH 7.30 校正用カルシウム標準液  

5

9

  試験方法  

6

9.1

  準備操作  

6

9.2

  カルシウムイオン電極の校正 

6

9.3

  溶解速度の試験方法  

6

10

  試験結果の表し方  

7

10.1

  カルシウムイオン濃度−時間曲線  

7

10.2

  溶解速度  

7

10.3

  相対溶解速度の計算  

7

10.4

  平均値及び標準偏差  

7

11

  報告書  

8

11.1

  必須項目  

8

11.2

  補足項目  

8


T 0330-3

:2012

(2) 

まえがき

この規格は,工業標準化法に基づき,日本工業標準調査会の審議を経て,厚生労働大臣及び経済産業大

臣が制定した日本工業規格である。

この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。

この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願又は実用新案権に抵触する可能性があることに注意

を喚起する。厚生労働大臣,  経済産業大臣及び日本工業標準調査会は,このような特許権,出願公開後の

特許出願及び実用新案権に関わる確認について,責任はもたない。

JIS T 0330

の規格群には,次に示す部編成がある。

JIS

T

0330-1

  第 1 部:多孔質バイオセラミックスの気孔構造の分析方法

JIS

T

0330-2

  第 2 部:多孔質バイオセラミックスの強度試験方法

JIS

T

0330-3

  第 3 部:溶解速度試験方法

JIS

T

0330-4

  第 4 部:りん酸カルシウム骨ペーストの物理化学的特性の測定方法


日本工業規格

JIS

 T

0330-3

:2012

生体活性バイオセラミックス−

第 3 部:溶解速度試験方法

Bioceramics-Part 3: Testing method of measuring dissolution rate of

calcium phosphate ceramics

適用範囲 

この規格は,緻密体,多孔体又はか(顆)粒状りん酸カルシウム系セラミックスの溶解速度の試験方法

について規定する。

引用規格 

次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成する。これらの

引用規格は,その最新版(追補を含む。

)を適用する。

JIS K 0122

  イオン電極測定方法通則

JIS K 0557

  用水・排水の試験に用いる水

JIS K 8180

  塩酸(試薬)

JIS K 8355

  酢酸(試薬)

JIS K 8372

  酢酸ナトリウム(試薬)

JIS K 8541

  硝酸(試薬)

JIS K 8617

  炭酸カルシウム(試薬)

JIS K 9704

  2-アミノ-2-ヒドロキシメチル-1, 3-プロパンジオール(試薬)

JIS R 1600

  ファインセラミックス関連用語

JIS R 3503

  化学分析用ガラス器具

JIS Z 8401

  数値の丸め方

JIS Z 8802

  pH 測定方法

JIS Z 8805

  pH 測定用ガラス電極

用語及び定義 

この規格で用いる主な用語及び定義は,JIS R 1600 によるほか,次による。

3.1  

カルシウムイオン電極 

カルシウムイオン電極は,溶液中のカルシウムイオン活量に応答し,電位を発生する電極。カルシウム

イオン選択性電極ともいう。


2

T 0330-3

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3.2 

比較電極(参照電極) 

比較電極(参照電極)は,標準水素電極に対して電位が既知であって,電位が安定している電極。カル

シウムイオン電極の電位を測定又は制御するために対極として用いられる(JIS K 0122 参照)

3.3   

複合電極 

複合電極は,イオン電極又は pH 電極に比較電極を組み込んだもの。

3.4   

AD

変換器 

センサーのアナログ測定値を連続的に取り込んで,デジタル値に変換して出力するアナログ−デジタル

変換器。

試薬 

4.1 

水  JIS K 0557 に規定する A2 又は A3 の水。 

4.2 

塩酸  JIS K 8180 に規定する特級用。 

4.3 

硝酸  JIS K 8541 に規定するもの。 

4.4 

酢酸  JIS K 8355 に規定するもの。 

4.5 

酢酸ナトリウム  JIS K 8372 に規定するもの。 

4.6 

炭酸カルシウム  JIS K 8617 に規定するもの。 

4.7 2-

アミノ-2-ヒドロキシメチル-1, 3-プロパンジオール[トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン]

JIS K 9704

に規定するもの。以下,トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンという。 

装置 

5.1 

溶解速度測定装置 

溶解速度測定装置は,カルシウムイオン電極,比較電極(参照電極)

,イオン濃度計,溶解液容器,マグ

ネチックスターラー,AD 変換器,記録計などからなる。その基本構成の例を,次に示す(

図 参照)。


3

T 0330-3

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rpm

˚C

①  試料 
②  カルシウムイオン電極 
③  比較電極(参照電極)

④  温度計 
⑤  プラスチック製ネット 
⑥  回転子

⑦  溶解液容器 
⑧  マグネチックスターラー 
⑨  イオン濃度計

⑩ AD 変換器 
⑪  記録計

図 1−溶解速度測定装置の構成例 

a)

カルシウムイオン電極  JIS K 0122 に規定する定量範囲[0.4∼4 000 mg/L(mg/dm

3

]及び測定 pH 範

囲(pH 5∼8)をもつもの。

b)

比較電極(参照電極)  標準水素電極に対して電位が既知であって,電位が安定している電極。a)

カルシウムイオン電極が複合電極の場合は,比較電極は,使用しない。

注記  用いる比較電極は,二重液絡形が好ましい。

c)

イオン濃度計  カルシウムイオン電極の応答電位を測定するための,高入力抵抗[1 TΩ 以上(T: 10

12

の直流電位差計。測定電位又はデータ処理によってイオン濃度に変換した値を,デジタル又はアナロ

グ出力できるもの。

d)

マグネチックスターラー  回転速度(rpm)を表示できるもの。

e)

AD

変換器  イオン濃度計がアナログ出力の場合に用いる。

f)

記録計  イオン濃度計又は AD 変換器の出力するデジタルデータを,連続的に記録する装置。測定デ

ータと時間データとを同時に記録できるインタフェース及びソフトウェアをもつもの。


4

T 0330-3

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g)

溶解液容器  JIS R 3503 に規定するビーカー100 mL とする。

5.2 

ガラス電極 

pH 計のガラス電極は,JIS Z 8805 に規定するものを用いる。

試料 

使用する試料は,緻密体,多孔体又はか(顆)粒とする。あらかじめ,溶解速度を試験するテスト試料

と,溶解速度の比較対照にするコントロール試料とを定めておく。試料 1 個の質量は,100±1 mg とする。

テスト試料及びコントロール試料とも,各々5 個以上を準備する。

注記  試料がか粒の場合は,合計質量 100±1 mg のか粒全量を 1 個の試料とみなす。

溶解液の調製 

7.1 

溶解液の組成及び温度 

試料を浸せきして溶解速度を試験する溶解液は,酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液(pH 5.50,0.08 mol/L)

とする。トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン−塩酸緩衝液(pH 7.30,0.05 mol/L)を用いてもよい。

使用する溶解液は,100±0.1 mL,温度は 25±3  ℃とする。

7.2 

酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液(pH 5.500.08 mol/L)の調製方法   

酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液(pH 5.50,0.08 mol/L)の調製は,次による。

a)

酢酸(0.8 mol/L)  酢酸 4.804 g(0.08 mol)をはかりとり,全量フラスコ 100 mL に移し入れ,水を標

線まで加えて調製する。

b)

酢酸ナトリウム溶液(0.8 mol/L)  酢酸ナトリウム 65.62 g(0.8 mol)をはかりとり,全量フラスコ

1 000 mL に移し入れ,水を標線まで加えて調製する。

c)

酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液(pH 5.500.8 mol/L)  a)で調製した酢酸溶液(0.8 mol/L)1 mL 及び

b)

で調製した酢酸ナトリウム溶液(0.8 mol/L)X mL を採取して“試し混合”して pH を測定し,25±

3  ℃で pH が 5.50±0.02 になる X を求める。X は,約 6∼7 mL の値となる。25±3  ℃で,残りの酢酸

溶液と酢酸ナトリウム溶液とを混合比 1:X で混合し,酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液(pH 5.50±0.02,

0.8 mol/L)とする。

d)

酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液(pH 5.500.08 mol/L)  c)で調製した酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液(pH

5.50,0.8 mol/L)を水で 10 倍に希釈する。

7.3 

トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン−塩酸緩衝液(pH 7.300.05 mol/L)の調製方法 

トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン−塩酸緩衝液(pH 7.30,0.05 mol/L)

(トリス−塩酸緩衝液と

もいう。

)の調製は,次による。

a)

トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン溶液(0.05 mol/L)  トリス(ヒドロキシメチル)アミノ

メタン 6.057 g(0.05 mol)をはかりとり,全量フラスコ 1 000 mL に移し入れ,水を標線まで加えて調

製する。

注記 2

L 以上のトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン溶液(0.05 mol/L)を調製する場合,こ

の操作を繰り返し,これらの溶液を一つの溶液に混合する。

b)

トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン−塩酸緩衝液(pH 7.300.05 mol/L)  a)で調製したトリ

ス(ヒドロキシメチル)アミノメタン溶液(0.05 mol/L)を,かくはんしながら 25±3  ℃で pH を測定

しつつ,塩酸を徐々に滴下し,トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン溶液(0.05 mol/L)の pH を

pH 7.30±0.05 に調製する。


5

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注記  用いる塩酸は,JIS K 8180 に規定する塩酸 8.33 mL をはかりとり,水で希釈して 100 mL とし

た塩酸(1 mol/L)でもよい。 

校正用カルシウム標準液の調製 

8.1 

カルシウム標準液(Ca: 1 000 mg/L 

カルシウム標準液(Ca:1 000 mg/L)は,硝酸(0.1 mol/L)に 1 000 mg/L のカルシウムイオンを含有す

るものとする。

注記  カルシウム標準液(Ca:1 000 mg/L)は,以下のようにして調製できる。炭酸カルシウムを 105

±2  ℃で約 2 時間加熱し,

デシケーター中で放冷する。

その 2.497 g をはかりとり,

硝酸

(1 mol/L)

(硝酸 75 mL を水に溶かして 1 L とする。

)100 mL に溶かし,沸騰しない程度に数分間加熱し

て二酸化炭素を除去する。放冷後,全量フラスコ 1 000 mL に移し入れ,水を標線まで加える。

8.2 pH 

5.50

校正用カルシウム標準液 

8.1

のカルシウム標準液(Ca:1 000 mg/L)と 7.2 c)の酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液(pH 5.50,0.8 mol/L)

とを

表 に規定する量だけ全量フラスコ 100 mL に移し入れ,水を標線まで加えて,カルシウムの濃度

1 mg/L,10 mg/L 及び 100 mg/L の酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液(pH 5.50,0.08 mol/L)を調製する。

表 1pH 5.50 校正用カルシウム標準液の調製方法(混合割合) 

単位  mL

カルシウムの濃度

(mg/L)

カルシウム標準液 
(Ca:1 000 mg/L)

酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液

(pH 5.50,0.8 mol/L)

(100 mL にするのための理論値)

1 0.10

10.0

89.9

10 1.00

10.0

89.0

100 10.0

10.0

80.0

8.3 pH 

7.30

校正用カルシウム標準液 

8.1

のカルシウム標準液(Ca: 1 000 mg/L)1.00 mL を全量フラスコ 200 ml にとり,7.3 b)のトリス(ヒド

ロキシメチル)アミノメタン−塩酸緩衝液(pH 7.30,0.05 mol/L)を標線まで加える。この溶液を全量フ

ラスコ 100 mL を用いて,7.3 b)のトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン−塩酸緩衝液(pH 7.30,

0.05 mol/L)で表 のように 2 倍希釈及び 10 倍希釈して,カルシウムの濃度 0.5 mg/L,2.5 mg/L 及び 5.0 mg/L

のトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン−塩酸緩衝液(0.05 mol/L)とする。

表 2pH 7.30 校正用カルシウム標準液の調製方法(混合割合) 

単位  mL

カルシウム

の濃度

(mg/L)

カルシウムの濃度 5.00 mg/L の

トリス−塩酸緩衝液

(pH 7.30,0.05 mol/L)

トリス−塩酸緩衝液(pH 7.30,0.05 mol/L)

(100 mL にするのための理論値)

0.5 10.0

90.0

2.5 50.0

50.0

5.0

残り 140.0 0(希釈なし)


6

T 0330-3

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試験方法 

9.1 

準備操作 

製造業者が指示するカルシウムイオン電極の取扱い方法及び JIS K 0122 

表 2(イオン電極及び比較電

極の使い始め,保存,再生,取扱い上の注意の一例)に規定する使い始めの注意事項に従って,あらかじ

め準備操作(水道水に浸しておくなど)を実施する。カルシウムイオン電極,イオン濃度計及び記録計を

接続して,オンラインでデータを取り込めるようにする。

9.2 

カルシウムイオン電極の校正 

カルシウムイオン電極の校正は,

校正用カルシウム標準液

8.2 又は 8.3

を用いて,25±3  ℃で JIS K 0122 

の 6.4.1(絶対検量線法)に規定する絶対検量法によって行う。必ずカルシウム濃度の低いものから順に校

正する。表示値が安定するまで(4∼6 分間)十分に時間をかけて校正する。

注記  カルシウムイオン電極は,経時的に劣化する。正常なカルシウムイオン電極は,Log[Ca 濃度

(mg/L)

]と電極の応答電位(mV)とがほぼ直線関係になり,理論的には,25  ℃でカルシウ

ムイオン活量が 10 倍変化すると,応答電位は 29.58 mV 変化する。カルシウムイオン電極が劣

化した場合は,このような直線関係が得られないか又は表示値が一定値に収束しない。

9.3 

溶解速度の試験方法 

箇条 のテスト試料及びコントロール試料の溶解速度の測定は,次による。

a)

試料(100±1 mg)をプラスチック製ネットに入れてつり下げ,溶解液注入前の容器中心に取り付け

る。試料は,磨耗及び破壊が起こらないように配置する。とりわけ,試料は,回転子と接触しないよ

うにする。

b)

次に,カルシウムイオン電極を容器内にセットし,25±3  ℃の溶解液 100±0.1 mL を容器に注入し,

イオン濃度計の製造業者が指示する回転数で回転子を回転させた後,溶解液と試料とが接触してから

1 分以内に,溶解液カルシウムイオンの濃度のオンラインデータの取り込みを開始する。

c)

そのまま,溶解液中のカルシウムイオンの濃度のオンラインデータを,2 分間隔で 30 分間測定する。

測定中にカルシウムイオンの濃度が

表 に規定する濃度範囲を超えた場合は,その時点で測定を終了

する。

d)

測定終了後,校正用カルシウム標準液のカルシウムイオンの濃度,及び溶解液の pH を測定する。pH

の測定は,JIS Z 8805 に規定する電極を用いて,JIS Z 8802 によって測定する。

e)

d)

で測定した校正用カルシウム標準液のカルシウムイオンの濃度と標準液本来のカルシウムイオン濃

度との差が,2 点以上で本来のカルシウムイオン濃度の±10 %を超える場合は,取り込んだオンライ

ンデータを破棄し,カルシウムイオン電極を再校正し,新しい試料を用いて再測定する。

f)

d)

で測定した溶解液が,pH 5.50 の場合は pH 5.50±0.03,pH 7.30 の場合は pH 7.30±0.06 を逸脱した

ときは,取り込んだオンラインデータを破棄し,カルシウムイオン電極を再校正し,新しい試料を用

い,測定時間を短縮して再測定する。

g)

いずれの pH の場合でも,テスト試料とコントロール試料とを各々5 個以上用いて,各々5 回以上の独

立したオンラインデータを取得する。

h)

溶液のかき混ぜ状態は,カルシウムイオン電極の応答電位,応答速度及び定量下限の変化となって影

響を与えるため,かき混ぜ速度,容器内での試料,イオン電極及び回転子の位置は,全ての試料で一

定になるようにし,できる限り試料間のかき混ぜ状態を一定にする。


7

T 0330-3

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表 3−測定時のカルシウムイオン濃度範囲 

単位  mg/L

試料の材質

pH 5.50

pH 7.30

水酸アパタイトセラミック 0.4∼6

(0∼0.2  )

a)

β-りん酸三カルシウムセラミック 0.4∼10 0.4∼1

水酸アパタイト−β-りん酸三カル

シウム 2 相セラミック

0.4∼

b)

×

+

×

100

10

100

6

TCP

HA

0∼

c)

b)

×

+

×

100

0

.

1

100

2

.

0

TCP

HA

a)

  カルシウムイオンの検出下限濃度が 0.2 mg/L 以下のカルシウムイオン電極を用いた場合に測定可能。

b)

  HA:水酸アパタイトの含有量(質量百分率)  TCP  β-りん酸三カルシウムの含有量(質量百分率)

c)

  水酸アパタイトの含有量が 75 %以上の場合は,カルシウムイオンの検出下限濃度が 0.4 mg/L 未満のカルシウム

イオン電極を用いた場合に測定可能。

10 

試験結果の表し方 

10.1 

カルシウムイオン濃度−時間曲線 

試験開始から終了までの,カルシウムイオンの濃度と溶解時間との関係を表すカルシウムイオン濃度−

時間曲線を作成する。

10.2 

溶解速度 

測定終了時の溶出したカルシウムイオンの量(mol)

,又はそれから換算した溶出試料量(mol 又は g)

を測定時間(秒)で除して溶解速度を求める。

10.3 

相対溶解速度の計算 

テスト試料の溶解速度をコントロール試料の溶解速度で除した相対溶解速度を求める。

注記  この相対溶解速度が,骨組織内での相対吸収量をある程度反映することは,β-りん酸三カルシ

ウムセラミックについて動物実験で確認した。

10.4 

平均値及び標準偏差 

テスト試料又はコントロール試料の溶解速度の平均値及び標準偏差は,各々の試料の溶解速度測定値か

ら式(1)及び式(2)によって求める。

=

=

n

i

i

n

x

x

1

  (1)

=

=

n

i

i

n

x

x

S

1

2

1

)

(

  (2)

ここに,

¯

x: テスト試料又はコントロール試料の溶解速度の平均値

(mol/s 又は g/s)

x

i

各々の試料の溶解速度  (mol/s 又は g/s)

S: 溶解速度の標準偏差  (mol/s 又は g/s)

n: 試料の個数

相対溶解速度の平均値及び標準偏差は,テスト試料及びコントロール試料の溶解速度平均値及び標準偏

差を用いて式(3)及び式(4)によって求める。

0

t

r

x

x

x

=

(3)


8

T 0330-3

:2012

( )







+



=

2

t

0

2

0

2

2

0

t

r

1

S

x

S

x

x

S

  (4)

ここに, ¯¯

x

r

: 相対溶解速度の平均値  (mol/s 又は g/s)

¯¯

x

t

テスト試料の溶解速度の平均値  (mol/s 又は g/s)

¯¯

x

0

コントロール試料の溶解速度の平均値  (mol/s 又は g/s)

S

t

テスト試料の溶解速度の標準偏差  (mol/s 又は g/s)

S

0

コントロール試料の溶解速度の標準偏差(mol/s 又は g/s)

S

r

相対溶解速度(¯¯

x

t

/¯¯

x

0

)の標準偏差

計算した溶解速度及び相対溶解速度の平均値及び標準偏差は,JIS Z 8401 によって,有効数字 2 桁に丸

める。

11 

報告書 

11.1 

必須項目 

試験報告書には,次の事項について記載する。

a)

この規格番号

b)

試験年月日,試験場所及び試験者名

c)

材料の名称,種類及び化学組成

d)

試料形状,寸法及び質量

e)

試料の気孔率及び平均気孔径

f)

試料の個数

g)

溶解液の種類,pH 及び温度

h)

溶解試験条件(溶解時間,かくはん速度,回転子の大きさ,電極,回転子及び試料の位置関係)

i)

カルシウムイオン電極,比較電極及びイオン濃度計の名称及び形式

j)

溶解液の最終 pH(9.3 参照)

k)

溶解速度測定終了後に測定した,校正用カルシウム標準液のカルシウムイオン濃度(9.3 参照)

l)

試験結果(カルシウムイオン濃度−時間曲線)

m)

溶解速度の平均値及び標準偏差

n)  m)

の溶解速度が溶出カルシウムの量によるものか,又は溶出試料量によるものかの区別

o)

相対溶解速度の平均値及び標準偏差

11.2 

補足項目 

次の各項目を付け加えて報告することが望ましい。

a)

材料の製造業者名及び製造年月日

b)

材料の添加物の種類及び焼結方法

c)

素材からの試料の採取条件及び加工条件

d)

温度,湿度などの試験環境条件