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医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体及びその製造方法

国内特許コード P190016012
整理番号 (S2016-0640-N0)
掲載日 2019年5月9日
出願番号 特願2018-509486
出願日 平成29年3月30日(2017.3.30)
国際出願番号 JP2017013469
国際公開番号 WO2017170964
国際出願日 平成29年3月30日(2017.3.30)
国際公開日 平成29年10月5日(2017.10.5)
優先権データ
  • 特願2016-071145 (2016.3.31) JP
発明者
  • 金高 弘恭
  • 謝 国強
  • 高田 朝
出願人
  • 国立大学法人東北大学
発明の名称 医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体及びその製造方法
発明の概要 生体吸収性を備え、金属材料と同等もしくはそれ以上の機械的強度を備え、複雑な成形が可能であり、かつ、広い用途に応用可能な医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体の製造方法を提供することを課題とする。カルシウム粉末を含む金属粉末を混合し、その混合粉末を合金化し、合金化した混合金属粉末を焼結することにより、医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体を製造する。
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。
たとえば非特許文献1には、金属材料のうち生体吸収性を有するマグネシウムについて、医療用材料としての検討がなされたことが記載されている。
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る。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。

また、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ている(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る。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。

さらに、ポリ乳酸などの高分子材料は、機械的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(非特許文献3等参照)。ただ、そのような性質であっても、他の代替材料と比較すれば生体内で吸収性を有し、上述したような治療後に該材料を撤去する再手術の必要がない。このため、ポリ乳酸などの高分子材料は有望な生体材料と考えられ、実際臨床試験が進み、骨片固定用プレート、骨ねじ、吸収性ステントなどに応用されている。

これらに対して、近年、上述した問題を同時に解決し得る材料として、カルシウム系金属ガラス合金が注目を集めている。しかしながら、従来の鋳造法により製造されたカルシウム系金属ガラス合金は、サイズが大きくなると結晶化してしまうため、10mm以下の厚さでなければ金属ガラスの性質を有さないことが知られている(非特許文献4~6参照)。つまり、大きなサイズが要求されるカルシウム系金属ガラス合金の医療用材料に適した製造方法は未だ確立されておらず、医療用カルシウム系金属ガラス合金材料及びその製造方法の早期開発が望まれている。

産業上の利用分野

本発明は、生体吸収性を有するカルシウム系金属ガラス合金成形体及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体であって、
前記成形体は、カルシウムを主成分とするカルシウム系金属ガラス合金からなり、
前記成形体は、前記成形体の内部に前記成形体の表面の全ての部分からの最短距離が5mmを超える領域を含む、
医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体。

【請求項2】
前記カルシウム系金属ガラス合金は、さらにマグネシウム及び亜鉛を含む、請求項1に記載の医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体。

【請求項3】
前記カルシウム系金属ガラス合金中の前記カルシウムの組成は40at.%以上70at.%以下であり、前記マグネシウムの組成は30at.%以下であり、前記亜鉛の組成は35at.%以下である、請求項2に記載の医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体。

【請求項4】
前記成形体は、Fe結晶粒子を5~30体積%さらに含む、請求項1に記載の医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体。

【請求項5】
圧縮強度が300MPa以上であることを特徴とする、請求項1に記載の医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体。

【請求項6】
ビッカース硬さが120HV以上であることを特徴とする、請求項1に記載の医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体。

【請求項7】
疑似体液浸漬試験において、3日間の浸漬での分解率が90質量%以上であることを特徴とする、請求項1に記載の医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体。

【請求項8】
疑似体液浸漬試験において、5時間の浸漬での分解率が30質量%以下であることを特徴とする、請求項1に記載の医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体。

【請求項9】
請求項1~8のいずれか1項に記載の医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体から構成される、医療用カルシウム系金属ガラス合金生体材料。

【請求項10】
カルシウム粉末を含む金属粉末を混合する工程と、
前記混合した金属粉末を合金化する工程と、
前記合金化した混合金属粉末を焼結する工程と
を含む、医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体の製造方法。

【請求項11】
前記合金化する工程が、ガスアトマイズ法である、請求項10に記載の医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体の製造方法。

【請求項12】
前記合金化する工程が、メカニカルアロイング法である、請求項10に記載の医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体の製造方法。

【請求項13】
前記合金化する工程が、
前記混合した金属粉末から鋳造法によりインゴットを得る工程と、
前記インゴットをメカニカルアロイング法により合金化する工程と、
を含む、請求項10に記載の医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体の製造方法。

【請求項14】
前記焼結する工程が、放電プラズマ焼結法である、請求項10に記載の医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体の製造方法。

【請求項15】
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85~145℃の条件であることを特徴とする、請求項14に記載の医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体の製造方法。

【請求項16】
前記合金化する工程と前記合金化した混合金属粉末を焼結する工程の間に、鉄結晶粒子を分散させる工程をさらに含む、請求項10に記載の医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体の製造方法。

【請求項17】
請求項1に記載の医療用カルシウム系金属ガラス合金成形体を機械加工する工程を含む、医療用カルシウム系金属ガラス合金生体材料の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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