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マグネシウム・鉄合金の製造方法、マグネシウム・鉄合金及びそれを用いた生体医療材料 UPDATE

国内特許コード P160013559
整理番号 S2015-0839-N0
掲載日 2016年12月21日
出願番号 特願2015-073326
公開番号 特開2016-194095
出願日 平成27年3月31日(2015.3.31)
公開日 平成28年11月17日(2016.11.17)
発明者
  • 謝 国強
  • 金高 弘恭
  • 高田 朝
出願人
  • 国立大学法人東北大学
発明の名称 マグネシウム・鉄合金の製造方法、マグネシウム・鉄合金及びそれを用いた生体医療材料 UPDATE
発明の概要 【課題】 本発明は、融点及び密度の差が大きいマグネシウムと鉄を用いつつも均質な合金を作製すること、単体では生体内での分解速度が速すぎるマグネシウムと遅すぎる鉄を均質に合金化することにより生体内での分解速度が制御可能な医療用生体材料を提供することを課題とする。
【解決手段】 マグネシウム粉末と鉄粉末を混合し、機械的エネルギーを利用した固相反応により合金化し、さらに焼結することにより均質な焼結体を作製することによりマグネシウム・鉄合金を製造する。
【選択図】 なし
従来技術、競合技術の概要


高齢化社会を迎え、医療現場では生体にやさしく安全な医療用生体材料の開発が求められている。なかでも、血管や食道などの管腔内狭窄部の治療に用いる管腔内ステントや骨折固定プレート、縫合糸などの医療用生体材料は、治療後に生体に吸収される性質を有することが求められている。生体に吸収されない場合には、治療後に該材料を撤去する再手術が必要となり、侵襲リスクや二次感染リスクの問題が生じるためである。



生体吸収性を有する医療材料の原料としては、従来よりさまざまな物質が検討されている(非特許文献1参照)。たとえばポリ乳酸などの高分子材料は、生体吸収性を有するものの強度が低く加工性にも劣るため、チタンなどの金属材料の代替にはなりえないことが知られている。



次に、金属材料のうち生体吸収性を有するマグネシウムや鉄について、医療用材料としての検討がなされた。
しかし、マグネシウムは活性が高く、生体内での分解速度が速すぎるという問題があった。このため、マグネシウムそのものを原料としプレートとして使用した場合、皮下に大量のガスが発生し空腔を形成してしまうことが知られている。
一方、鉄については純鉄製のステントが作製され、ウサギ血管内への埋入実験結果が報告された(非特許文献1、2参照)。しかし、鉄は生体内での分解速度が遅すぎるという問題があった。このため、医療用材料として生体内に埋入された鉄は、治療後も体内に異物として残っている期間が長く、該材料が腐食し周辺で炎症が起きることも指摘されている。



その次に、上述した問題点、すなわち生体内での分解速度が速すぎる点と遅すぎる点を解決するため、生体吸収性を有する医療用材料としてマグネシウムと鉄の合金の適用が検討された。
しかしながら、マグネシウム/鉄の融点はそれぞれ650℃/1538℃であり、室温付近での密度はそれぞれ1.738g・cm-3/7.874g・cm-3であり、大きく異なる。これらの物性の違いにより、両金属を従来の溶融鋳造法により合金化することは極めて困難であり、たとえ合金化できたとしても均質な合金を得ることはできなかったため、医療材料の分野のみならず他の工業分野においてもマグネシウム・鉄合金の作成の例はほとんどなかった。

産業上の利用分野


本発明は、均質な焼結体を作製することにより得られるマグネシウム・鉄合金とその製造方法に関する。特に生体吸収性を有する医療用材料に用いられるマグネシウム・鉄合金とその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
マグネシウム粉末と鉄粉末を混合する工程と、
前記混合した粉末を機械的エネルギーを利用した固相反応により合金化する工程と、
前記合金化した混合粉末を焼結する工程と
を含む、マグネシウム・鉄合金の製造方法。

【請求項2】
前記機械的エネルギーを利用した固相反応により合金化する工程が、メカニカルアロイニング法である、請求項1に記載のマグネシウム・鉄合金の製造方法。

【請求項3】
前記焼結する工程が、放電プラズマ焼結法である、請求項1又は2に記載のマグネシウム・鉄合金の製造方法。

【請求項4】
前記焼結する工程が、ホットプレス法である、請求項1又は2に記載のマグネシウム・鉄合金の製造方法。

【請求項5】
前記メカニカルアロイング法が、回転速度250~650rpm、固相反応時間0.5~45時間の条件であることを特徴とする、請求項2に記載のマグネシウム・鉄合金の製造方法。

【請求項6】
前記放電プラズマ焼結法が、加圧力10~800MPa、焼結温度到達後の保持時間0~20分、焼結温度200~600℃の条件であることを特徴とする、請求項3記載のマグネシウム・鉄合金の製造方法。

【請求項7】
前記マグネシウム粉末の量が混合した粉末全量に対して10~90質量%であり、前記鉄粉末の量が混合した粉末全量に対して10~90質量%であることを特徴とする、請求項1から6のいずれかに記載のマグネシウム・鉄合金の製造方法。

【請求項8】
前記混合した粉末を機械的エネルギーを利用した固相反応により合金化する工程で得られる合金の粒子サイズが、150μm以下であることを特徴とする、請求項1から7のいずれかに記載のマグネシウム・鉄合金の製造方法。

【請求項9】
請求項1から8のいずれかに記載のマグネシウム・鉄合金の製造方法で製造した、マグネシウム・鉄合金。

【請求項10】
請求項1から8のいずれかに記載のマグネシウム・鉄合金の製造方法で製造したマグネシウム・鉄合金を用いた生体医療材料。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 公開
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