JP2003210579A - 医療用セラミック被覆針 - Google Patents

医療用セラミック被覆針

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JP2003210579A
JP2003210579A JP2002012863A JP2002012863A JP2003210579A JP 2003210579 A JP2003210579 A JP 2003210579A JP 2002012863 A JP2002012863 A JP 2002012863A JP 2002012863 A JP2002012863 A JP 2002012863A JP 2003210579 A JP2003210579 A JP 2003210579A
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ceramic
needle
coated
film
puncture needle
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Masao Iguchi
征夫 井口
Hiroyuki Fukuda
浩之 福田
Masaaki Ebara
正明 江原
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JFE Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用中に折損などが生じることがなく、また
採取した組織片や病変部に刺した穿刺針のまわりの細胞
に悪影響を及ぼすことのない医療用セラミック被覆針を
提供する。 【解決手段】 金属製の針の表面の一部または全面に、
抵抗率ρが105 Ω・m 以上の絶縁性のセラミック膜を被
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として注射針や
肝生検・腎生検用の穿刺針としての用途に供して好適な
医療用セラミック被覆針に関するものである。そして、
本発明の医療用セラミック被覆針は、その使用に際して
従来懸念された生体組織や細胞に対する悪影響を完全に
払拭したものである。
【0002】
【従来の技術】近年の医療技術の進歩は目ざましく、例
えば肝臓や膵臓等の検査においては、患者の血液検査で
は得られないデータを得るため、エコーを利用した超音
波検査や、CT(コンピューター断層撮影)検査、強い
磁気と電波を使用して各種臓器の断面像を映し出すMR
I(磁気共鳴画像)検査、細い管(カテーテル)を介し
て造影剤を注入し、血管の状態を画像化する血管造影検
査等が広く用いられている。
【0003】これらの血液検査や各種画像診断によっ
て、ガン等の病巣の存在は診断できるが、確定診断のた
めには、肝生検等により病変部の病理組織学的な検査が
必要となる。通常、かような検査においては、特殊な穿
刺針を直接病変部に刺して組織片を採取する方法が採用
されている。
【0004】しかしながら、現行の穿刺針を用いた場
合、針の基材が電気的特性に優れた導体金属(抵抗率
ρ:10-6〜10-8Ω・m)であることから、病変部から採取
した組織片や病変部に刺した穿刺針のまわりの細胞に悪
影響を及ぼすことが指摘されている。
【0005】この点、セラミック製の穿刺針(以下、単
にセラミック穿刺針あるいはセラミック針と呼ぶ)を使
用すれば、採取した組織片や病変部に刺した穿刺針のま
わりの細胞に悪影響を及ぼさないと考えられる。しかし
ながら、セラミック穿刺針やセラミック針は、非常に脆
く、折れ易いため、現在全く使用されていない。
【0006】
【発明が解決しょうとする課題】本発明は、上記の現状
に鑑み開発されたもので、使用中に折損などが生じるこ
とがなく、また採取した組織片や病変部に刺した穿刺針
のまわりの細胞に悪影響を及ぼすことのない、画期的な
医療用セラミック被覆針を提案することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】以下、本発明の解明経緯
について説明する。さて、発明者らは、採取した組織片
や病変部に刺した穿刺針のまわりの細胞に悪影響を及ぼ
すことのない穿刺針として、通常の金属製の穿刺針の表
面にセラミック膜を被成することを考えた。しかしなが
ら、穿刺針のような極めて細い円筒体の表面にセラミッ
ク膜を被成したとしても、その密着性が悪ければ、使用
時にセラミック膜が剥落して、所期した目的が達成でき
ない。特に、穿刺針や注射針などは、その使用に際し
て、ある程度撓むことが避けられないので、剥落の危険
性は極めて大きい。
【0008】例えば、特公平6−20464 号公報には、医
療用メスの表面にダイヤモンド膜をコーティングするこ
とによって、切開時の摩擦抵抗を小さくした医療用切開
・圧入器具が提案されている。しかしながら、上記のダ
イヤモンド膜は、基板を 500〜1300℃に加熱して形成す
るものであって、基板とダイヤモンド膜との熱膨張差が
大きいために、ダイヤモンド膜が剥離し易いという問題
があり、本発明で対象とする穿刺針等には適用すること
ができない。
【0009】ところで、最近、発明者らにより、フェラ
イト系ステンレス鋼板上に薄いTiNセラミック膜をプラ
ズマ・コーティングした後、 180°曲げ変形による塑性
加工を加えた場合において、TiNセラミック膜はクラッ
ク発生位置で金属のような凹状の独特の形態をして局所
的な伸びを示す新事実が解明された〔井口征夫:2001年
度国際写真展受賞作品参照(米国、インディアナポリ
ス、2001. 11/5〜8.jointly IMS (International M
etallographic Society)and ASM (American Society of
Metals)〕。この現象は、非常に脆いとされるセラミッ
ク膜についても金属と同様に塑性加工において伸びが生
じて、加工処理が可能であることを示唆している。
【0010】そこで、発明者らは、早速、最近開発され
た高真空中・高プラズマ雰囲気中でのセラミックコーテ
ィング法を用いて、ステンレス鋼製の穿刺針の表面にTi
Nセラミック膜の被成を試みた。その結果、得られたTi
Nセラミック膜は穿刺針に対する密着性が極めて良く、
多少の撓みでは剥離が生じないことが確認された。
【0011】しかしながら、このTiNセラミック膜を被
覆した穿刺針を用いた場合、従来の金属製穿刺針ほどで
はないにしても、採取した組織片や病変部に刺した穿刺
針のまわりの細胞に対する悪影響を完全に払拭すること
はできなかった。
【0012】そこで、さらにこの点を解決すべく鋭意検
討を重ねた結果、被覆用セラミックとしては、セラミッ
クであれば何でも良いというわけではなく、抵抗率ρが
大きい絶縁体材料である必要があることが究明された。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。
【0013】すなわち、本発明の要旨構成は次のとおり
である。 1.金属製の針の表面の一部または全面に、抵抗率ρが
105 Ω・m 以上の絶縁性のセラミック被膜を有すること
を特徴とする医療用セラミック被覆針。
【0014】2.上記1において、セラミック被膜の厚
みが0.05〜5.0 μm である医療用セラミック被覆針。
【0015】3.上記1または2において、セラミック
被膜が、Al,BおよびSiの窒化物、炭化物または酸化物
のうちから選んだ少なくとも一種からなる医療用セラミ
ック被覆針。
【0016】4.上記1,2または3において、針の基
材金属がステンレス鋼である医療用セラミック被覆針。
【0017】本発明は、高真空中・高プラズマ雰囲気中
でのセラミックコーティング法を採用することによっ
て、細部加工した金属製針と絶縁性を有するセラミック
薄膜との密着性を強固にしたものである。すなわち、本
発明は、鉄マトリックスとセラミック膜の混合層を介し
て複合構造(傾斜機能性をも含めて)を形成させ、かつ
それぞれの持つ性能を巧みに利用したところに特徴があ
る。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。本発明では、針の表面にセラミックを被成するの
で、針の基材としては金属材料であれば何でも使用可能
であるが、特に好ましくはステンレス鋼である。という
のは、ステンレス鋼は、表面が錆びず、かつ精密加工処
理が容易だからであり、とりわけフェライト系ステンレ
ス鋼が有利に適合する。
【0019】例えば、ステンレス鋼によって穿刺針の基
体を製造する場合、ステンレス鋼素材を、連続鋳造し、
熱間圧延−冷間圧延−光輝焼鈍を行った後、精密加工に
より外径:0.05〜2.5 mm、長さ:100 〜250 mm程度の目
的に応じた種々の針形状に加工処理する。なお、この際
の処理工程は、従来技術に従って行えば良い。
【0020】ついで、得られた針の表面を、超音波洗浄
や電解研磨等によって清浄にしたのち、セラミック膜を
被成するわけであるが、かようなセラミックとしては、
抵抗率ρが105 Ω・m 以上の絶縁性セラミックを用いる
ことが重要である。というのは、抵抗率ρが105 Ω・m
未満のセラミックでは、採取した組織片や病変部に刺し
た穿刺針のまわりの細胞に対する悪影響を完全に払拭す
ることができないからである。
【0021】図1に、ステンレス製基体の表面に抵抗率
ρが種々に異なるセラミック膜を被成した穿刺針を用い
た場合に、生体組織に及ぼす影響について調べた結果
を、抵抗率ρと組織損傷度(TDD:Texture Damage D
egree ; 顕微鏡観察による病理学的検査) との関係で示
す。なお、上記のTDDが0.40以下、好ましくは0.35以
下であれば、生体組織に及ぼす悪影響はないといえる。
同図に示したとおり、被覆用セラミックとして、抵抗率
ρが105 Ω・m 以上のものを用いることにより、TDD
が0.40以下の良好な結果を得ることができた。なお、図
中、抵抗率ρが7×10-6のものはセラミックの被覆がな
いステンレス製の穿刺針、また抵抗率ρが3×104 のも
のはセラミックとしてTiNを被覆した穿刺針である。
【0022】ここに、抵抗率ρが105 Ω・m 以上のセラ
ミックとしては、Al,BおよびSiの窒化物、炭化物また
は酸化物のうちから選んだ少なくとも一種が有利に適合
する。また、かかるセラミック膜の被覆厚みについて
は、0.05〜5.0 μm とすることが好ましい。というの
は、セラミック膜厚が0.05μm に満たないと十分な絶縁
性の確保が困難であり、一方セラミック膜厚が 5.0μm
を超えると、セラミック膜とマトリックスとの密着性の
確保が困難になるだけでなく、コーティングによるコス
トアップを招くからである。
【0023】さらに、上記のようなセラミック膜の被覆
方法としては、高イオン化および高速成膜が可能なマグ
ネトロン・スパッタ法の適用が最適であるが、その他R
F(Radio Frequency)や(中空陰極放電法、アーク放電
法などの公知のPVDコーティング法を使用することも
できる。ここに、マグネトロン・スパッタ法による、セ
ラミック膜の好適被覆条件は次のとおりである。例えば
iNX コーティングを行うため、フェロシリコン・ター
ゲットを使用した場合には、投入パワー:5〜10 kW 、
真空度:0.8 ×10-4〜3×10-3Torr、Arガス:50〜500
sccm、N2ガス:50〜500 sccmが最適条件である。
【0024】なお、セラミック膜の被覆は、必ずしも針
の全面に施す必要はなく、少なくともその使用に際して
生体組織と接触する領域が被覆されていれば良い。ま
た、本発明で対象とする針は、前述した穿刺針や注射針
に限るものではなく、造影剤注入用の造影針や鍼治療に
用いる針など、生体に刺して用いる医療用針であればい
ずれもが適合する。
【0025】
【実施例】実施例1 (a)C:0.03mass%, Si:0.2 mass%, Mn:0.15mass%,
P:0.010 mass%,S:0.010 mass%およびCr:18.8ma
ss%を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成に
なるフェライト系ステンレス鋼および(b)C:0.05mass
%, Si:0.3mass%, Mn:0.20mass%, P:0.012 mass
%, S:0.011 mass%, Cr:19.1mass%,Ni:9.1 mass
%およびMo:0.25mass%を含有し、残部はFeおよび不可
避的不純物の組成になるオーステナイト系ステンレス鋼
の素材をそれぞれ、連続鋳造し、熱間圧延−冷間圧延−
光輝焼鈍を行った後、精密加工により外径:0.8 mm、長
さ:200 mmの造影針を作成した。ついで、これらの造影
針を超音波洗浄した後、マグネトロン・スパッタ法を用
いて高プラズマ雰囲気中で SiNX を成膜した。なお、こ
のマグネトロン・スパッタ法による SiNX セラミック膜
の成膜に際しては、Ar:100 sccm、N2:65sccm中で 0.8
μm 厚に成膜した。
【0026】かくして得られたセラミック被覆造影針を
用いた場合の組織損傷度(TDD)および SiNX セラミ
ック膜の密着性について調べた結果を、表1に示す。こ
こに、セラミック膜の密着性は、別途用意したステンレ
ス鋼板の表面に、同様の方法でセラミック膜を成膜した
セラミック被覆鋼板を、種々の径の棒材に巻付け、被膜
剥離が生じなかった最小径で評価した。なお、表1に
は、比較のため、セラミック膜の被覆がない、上記a)
のフェライト系ステンレス鋼製の造影針を用いた場合の
調査結果も併せて示す。
【0027】
【表1】
【0028】同表に示したとおり、本発明に従い得られ
たセラミック被覆針は、被膜密着性が良好で、しかもT
DDも0.15以下と優れた値を示していた。
【0029】実施例2 C:0.03mass%, Si:0.3 mass%, Mn:0.12mass%,
P:0.011 mass%, S:0.009 mass%およびCr:16.9ma
ss%を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成に
なるフェライト系ステンレス鋼素材を、連続鋳造し、つ
いで熱間圧延−冷間圧延−光輝焼鈍を行った後、精密加
工により外径:2.1 mm、長さ:170 mmの超音波映像下生
検針を作成した。ついで、この生検針を超音波洗浄した
後、マグネトロン・スパッタ法を用いて(一部RF法も
使用)、高プラズマ雰囲気中で表2に示す種々のセラミ
ック膜を成膜した。かくして得られたセラミック被覆
を用いた場合の組織損傷度(TDD)および被覆セラミ
ック膜の密着性について調べた結果を、表2に併記す
る。
【0030】
【表2】
【0031】同表に示したとおり、本発明に従い、抵抗
率ρが105 Ω・m 以上の絶縁性セラミック膜を被成した
場合は、TDDを0.35以下に低減することができ、従っ
てその使用に際して、採取した組織片や病変部に刺した
穿刺針のまわりの細胞に対する悪影響を完全に払拭でき
ることが分かる。
【0032】
【発明の効果】かくして、本発明によれば、使用中に折
損などが生じることがなく、また採取した組織片や病変
部に刺した穿刺針のまわりの細胞に悪影響を及ぼすこと
のない医療用セラミック被覆針を、安定して得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】被覆セラミックの抵抗率ρと組織損傷度(TD
D)との関係を示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江原 正明 千葉県千葉市中央区亥鼻1−8−1 千葉 大学内 Fターム(参考) 4C060 FF26 FF31 4C066 AA07 AA09 BB01 CC03 DD06 DD11 FF04 FF05 KK01 KK14 PP01 4C101 DA15 DA16 EA06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属製の針の表面の一部または全面に、
    抵抗率ρが105 Ω・m 以上の絶縁性のセラミック被膜を
    有することを特徴とする医療用セラミック被覆針。
  2. 【請求項2】 請求項1において、セラミック被膜の厚
    みが0.05〜5.0 μm である医療用セラミック被覆針。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、セラミック
    被膜が、Al,BおよびSiの窒化物、炭化物または酸化物
    のうちから選んだ少なくとも一種からなる医療用セラミ
    ック被覆針。
  4. 【請求項4】 請求項1,2または3において、針の基
    材金属がステンレス鋼である医療用セラミック被覆針。
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