METALLIC FIBER THREE-DIMENSIONAL STRUCTURE HAVING HIGH POROSITY, AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF

• (In Japanese)岸 陽一

• (In Japanese)学校法人金沢工業大学

チタン系金属材料は、比強度が高く、耐食性、生体親和性にも優れていることから、工業分野では電気機器の電極や空調機器のフィルターとして、生体・医療分野では人工骨、人工歯根として使用されてきた。ところが、チタンは機械加工が困難な金属であり高精度の加工品や複雑な形状の部材を作成するには、粉末焼結法で仕様製品に近い製品を作成し、それを研削などで整形するなど無駄に消費する量が多く製品コストを高いものにしていた。

近年、チタン系金属材料の上記特質を生かすとともに、高い空隙率を有する部材が、例えば心臓外科分野では冠動脈ステントの素材として、再生医療では生体骨の足場材の素材として、また、歯科分野では人工歯根の素材として、さらには空調機器分野ではフィルターの素材として求められるようになってきた。高い空隙率を有する部材の作成にはレーザー加工などの特殊加工法を用いて加工するのが一般的におこなわれているが、それでも空隙率が30％程度の製品が得られるのが限界であった。この問題を解決したチタン系金属部材として特許文献1にチタン繊維三次元構造焼結体が提案されている。該チタン繊維三次元構造焼結体は、空隙率が40％を超え、再生医療における骨髄中の未分化間葉系幹細胞の成長を大きく促進できる素材として、また、歯根培養が容易である部材として、また、電極における電流密度を大きくできる部材として、さらには空調機器分野において流体の圧力損失が少なく、パーティクルの補足効果が高い素材として注目を集めている。

しかし、上記引用文献1に記載のチタン繊維三次元構造焼結体は、不織布状に展開したチタン系繊維を焼成したにとどまることから、人工骨、人工歯根、電極或いは空調機器のフィルターとして使用している内に、繊維の脱落が起こり、これらの部材が変形し、寿命が短いなどの欠点があった。その上、前記チタン繊維三次元構造焼結体では冠動脈ステントで必要とされる可撓性、高屈曲抵抗などの条件を満足させることができなかった。その上、前記チタン繊維三次元構造焼結体は加工が難しいことから所望の形状の部材を容易に作成できないなどの問題もあった。

上記冠動脈ステントへの摘要からみるならば純チタンと純ニッケルとの金属間化合物であるTiNi形状記憶合金は優れた素材といえるが、従来のTiNi形状記憶合金ではレーザー加工などで空隙率を高めようとしても上記冠動脈ステント、人工骨、人工歯根、電極或いは空調機器のフィルター用素材として満足する空隙率を有する素材の作成が困難であるなどの問題があった。
【特許文献1】
特開2004－18951号公報
【特許文献2】
特開平2－303729号公報
【特許文献3】
特開平4－82626号公報

本発明は、高い空隙率を有する金属繊維からなる三次元構造体、およびその製造方法に関し、さらに詳しくは冠動脈ステント、人工骨、人工歯根、電気機器の電極および空調機器などのフィルター用素材として用いられる高い空隙率を有し、かつ形状記憶特性を有する金属繊維三次元構造体、およびその製造方法に関する。

• B22F   3/11      Making porous workpieces or articles
• A61L  27/00      Materials for prostheses or for coating prostheses
• B22F   3/10      Sintering only
• B22F   5/10      of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
• B22F   3/24      After-treatment of workpieces or articles

• 4C081AB03 Artificial bone
• 4C081AB04 Prostheses and filling materials for bone deficiencies
• 4C081AB06 Teeth in general
• 4C081BB08 Strength and longevity
• 4C081CG02 Titanium
• 4C081CG08 Others
• 4C081DA04 Fibers
• 4C081DB05 Vesicle ratio and vesicle distribution
• 4C081DC04 Multi-layer structures (i.e., two or more additional layers)
• 4C081EA03 Formation (i.e., including compressed formation, fiber spinning, and casting)
• 4K018AA06 Alloys based on titanium, zirconium, titanium-zirconium
• 4K018AA07 Nickel, alloys based on nickel
• 4K018BA03 Titanium, zirconium, tantalum powders
• 4K018BA04 Nickel, cobalt powders
• 4K018BB02 Fibers, filaments
• 4K018CA44 Molding without pressure
• 4K018DA32 Vacuum, reduced pressure
• 4K018GA07 Variants using only fibers
• 4K018KA22 Porous members