JP7353300B2

JP7353300B2 - 医療用Ｐｔ－Ｃｏ系合金

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Publication number: JP7353300B2
Application number: JP2020558362A
Authority: JP
Inventors: シュブハムヤダブ; 佑弥加藤; 研滋後藤; 邦弘嶋
Original assignee: Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
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Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2023-09-29
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Description

本発明は、ステント、動脈瘤コイル、大静脈フィルタ、グラフト、ペースメーカー等の各種インプラント医療器具の構成材料として、また、カテーテル、ガイドワイヤー、ステントレトリーバー等の各種医療器具の構成材料として好適な医療用金属合金に関する。特に、前記医療器具の機能を確保するために要求される機械的性質、Ｘ線視認性、加工性に優れた医療用合金に関する。

各種ステント、動脈瘤コイル、カテーテル等の医療機器の構成材料として従来から各種の金属材料が知られている。例えば、ＡＳＴＭＦ５６２で規定されている医療用のＣｏ－Ｃｒ系合金が知られている。この規格を満足する３５ＮＬＴ合金（Ｃｒ：１９～２１質量％、Ｎｉ：３３～３７質量％、Ｍｏ：９～１０．５質量％、残部Ｃｏ）として知られるＣｏ－Ｃｒ系合金は、近年より人工関節やステント等に利用されている。Ｃｏ－Ｃｒ系医療用合金の他の例としては、特許文献１も挙げられる。また、Ｃｏ－Ｃｒ系合金以外の医療用合金として、ＡＳＴＭＡ２７６で規定されるＳＵＳ系合金やＮｉ－Ｔｉ系合金も古くから知られている。

特開平１０－０４３３１４号公報

医療器具を構成する医療用合金においては、その用途及び使用態様等を考慮して様々な特性が要求される。具体的には、以下のとおり、化学的安定性（耐食性）、機械的性質（強度、弾性率等）、Ｘ線視認性（Ｘ線吸収係数）、加工性が要求される。

医療器具は、人体に直接的に接触し、ときには人体内に埋め込まれる器具である。そのため化学的安定性（耐食性）が要求される。そして、ステントのように、永久的に脈動・拍動する血管内に挿入され留置される医療器具に対しては、高い機械的性質も要求される。また、カテーテル、ステント、動脈瘤コイル等の医療器具を用いた検査・治療においては、Ｘ線撮像を行いつつ人体への挿入や器具の位置確認をして行われる。そのため、医療用材料は、Ｘ線視認性を備えていることが好ましい。

更に、ステント、カテーテル等の医療器具は、極細線・極薄材に加工され、更に、編み込みやコイリング、押し出し加工、レーザー加工等によってステントチューブ形状、コイル形状、バルブ形状などに２次加工して製造されている。そのため、医療用合金には高い加工性も要求される。

上記した従来の医療用合金は、各種医療器具の構成材料として一定の要件は具備している。特に、上記したＣｏ－Ｃｒ系合金である３５ＮＬＴ合金は、高強度で高耐食性の合金であり、この特性によりステント等への応用実績を有する。

しかしながら、３５ＮＬＴ合金等のＣｏ－Ｃｒ系合金も上述の要求特性の全てを満足しているわけではない。Ｘ線視認性に関していえば、Ｃｏ－Ｃｒ系合金は不十分であるという問題がある。そのため、Ｃｏ－Ｃｒ系合金をステントに適用する場合には、部分的にＸ線視認性が良好な金属（Ｐｔ－Ｗ合金等）を編み込み、或いは溶接してＸ線視認性を付与している。

また、ステントやカテーテル等の医療器具やこれらを用いた治療法は、現在も改良、新開発が進展しており、その適用範囲も広がっている。これに伴い、医療用合金に対する上記要求特性は、より高水準なものとなっている。

例えば、近年、未破裂脳動脈瘤の治療法として、フローダイバーター留置術の普及が期待されている。この治療法は、極細線のワイヤーを高密度で編みこんだステント（フローダイバーターステント）を脳動脈瘤の入口を覆うようにして血管内に留置する方法である。フローダイバーターステントの留置により、脳動脈瘤内への血液流入を減少させ、脳動脈瘤が血栓化することで脳動脈瘤を縮小できる。このフローダイバーターステントは、血管内に留置する際の柔軟性や、留置後にずれることなく安定して留まるための適度な強度・弾性を発揮する必要がある。また、フローダイバーターステントの製造には、極細線加工が必要であり、これまで以上に高い加工性も要求される。

また、アテローム性動脈硬化症などの治療に、バルーン拡張型ステントが使用されている。この医療器具においては、バルーン拡張時にステントが塑性変形するため、適切な降伏応力、高いＸ線視認性が要求される。加えて、ステント拡張後に病変部の血管を適切に支持するためには高い弾性特性・破断応力が必要となる。

上記のフローダイバーターステント等の最新の医療器具への適用を考えたとき、Ｃｏ－Ｃｒ系合金等の従来合金は、それらの要請に十分に応えることができるとは限らない。本発明は、このような背景のもとにしてなされたものであり、医療用合金として要求される機械的性質、Ｘ線視認性、加工性等において優れた特性を有するものを提供することを目的とする。特に、フローダイバーターステント等のような、前記特性においてより高度のラディアルフォースと視認性の向上を要求される医療用合金に好適なものを開示する。

本発明者等は、上記課題を解決すべく、フローダイバーターステント等の医療器具において、その形状・形態、使用態様、使用条件等を基に実際に要求される特性をシミュレートした。その解析結果に基づく材料特性に関して後述するが、本発明者等は、好適な医療用合金にはＣｏ－Ｃｒ系合金等の従来合金に対し、それらよりも高い弾性率（ヤング率）と弾性歪限界を付与した合金開発が必要であると考察した。そこで、本発明者等は、Ｃｏ－Ｃｒ系合金である３５ＮＬＴ合金をベースとし、ここに適切な金属元素を添加しつつ新たな合金開発を行うこととした。

具体的な検討内容として、３５ＮＬＴ合金を構成するＮｉの一部を他の金属元素で置換しつつ、全体的な合金組成を調整することとした。この検討においては、添加する新たな金属元素の種類を選定する共に、弾性率等の機械的性質の向上とＸ線視認性や加工性の確保とをバランスすることに留意した。そして、検討の結果、Ｃｏ－Ｃｒ系合金に添加元素としてＰｔ（白金）を添加しながら、Ｎｉ等の他の構成元素の組成を調整することで、これまでにない機械的性質と諸特性を具備する医療用合金を見出し、本発明に想到した。

即ち、本発明は、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏからなる医療用合金であって、１０原子％以上３０原子％以下のＰｔ、２０原子％以上３１原子％以下のＣｒ、５原子％以上２４原子％以下のＮｉ、４原子％以上８原子％以下のＭｏ、及び残部Ｃｏと、不可避不純物とからなり、Ｎｉ含有量（Ｃ_Ｎｉ）とＰｔ含有量（Ｃ_Ｐｔ）との比Ｃ_Ｎｉ／Ｃ_Ｐｔが１．５以下の医療用合金である。

上記のとおり、本発明は、従来のＣｏ－Ｃｒ系合金（３５ＮＬＴ合金）にＰｔを添加しつつ全体組成を調整した合金（Ｐｔ－Ｃｏ－Ｃｒ－Ｎｉ－Ｍｏ合金）である。以下、本発明に係る医療用合金について詳細に説明する。まず、この合金を構成する各金属元素について説明する。

（Ａ）本発明に係る医療用合金の合金組成
・Ｐｔ：１０原子％以上３０原子％以下
Ｐｔは、Ｃｏ－Ｃｒ系合金に対して機械強度、弾性率の向上作用を有する。また、Ｐｔは原子量が大きく、いわゆる重い金属である。よって、ＰｔはＸ線視認性の向上の作用も有する。Ｐｔ含有量は、１０原子％未満では、上記した特性改善の効果が少ない。Ｐｔが３０原子％を超えると、Ｃｏ－Ｐｔなどの金属間加工物が生成し、加工性が低下する。このため、極細線などの微細加工品の製造が難しくなる。

Ｐｔは、上記した複数の特性の改善効果があることから、本発明の合金にとって特徴的であり必須的な構成金属元素である。より好ましくは、Ｐｔ含有量は、１４原子％以上３０原子％以下とする。合金の加工性を確保しつつ、強度を最大限にするためである。加えて、Ｐｔ含有量を比較的増大させることで、耐食性を向上させることが出来る。

尚、Ｐｔは、貴金属に属する金属であるが、他の貴金属であるＡｕ、Ｉｒは本発明の合金の添加元素としては不適である。Ａｕ、Ｉｒを添加したＣｏ－Ｃｒ系合金においては、加工性が大きく低下するからである。この点は、本発明者等による予備的な試験によって確認されている。

・Ｃｒ：２０原子％以上３１原子％以下
Ｃｒは、医療用合金の機械的性質の改善と共に生体適合性を向上させる効果を担う元素である。Ｃｒ添加によって合金表面に化学的に安定なＣｒ酸化層を形成させ、人体内における腐食を抑制することを想定している。Ｃｒ含有量が２０原子％未満であると、Ｃｒ酸化層の効果が不十分となる。また、Ｃｒ含有量が上記の範囲外になると、機械的性質にも不足が生じる。更に、ＣｒはＣｏのｈｃｐ相を安定化させる効果を有し、Ｃｒ含有量が過剰となると加工性が低下するおそれがある。以上を勘案して、本発明のＣｒの濃度の適切範囲は２０原子％以上３１原子％以下とする。

・Ｎｉ：５原子％以上２４原子％以下
本発明において、Ｎｉには合金の加工性確保という重要な効果がある。これまで述べたように、本発明は、Ｃｏ－Ｃｒ系合金（３５ＮＬＴ合金）のＮｉをＰｔで置換することで、機械的性質やＸ線視認性の向上を図っている。但し、Ｐｔは、Ａｕ、Ｉｒ、Ｔａほどではないものの、加工性を低下させる作用がある。そして、Ｃｏ－Ｃｒ系合金のＮｉ全体をＰｔ置換した合金、即ち、Ｎｉを含有しない合金においては、加工性が大きく低下して線材等への加工が困難となる。合金の加工性確保の観点から、適正量のＮｉを含有させることが必須となる。Ｎｉ含有量を５原子％以上２４原子％以下としたのは、５原子％未満では加工性が著しく低下するからであり、２４原子％を超えると、弾性率が２４０ＧＰa未満に低下する問題が生じるからである。尚、後述するとおり、Ｎｉ含有量とＰｔ含有量との間において、一定の関係を具備することが要求される。

・Ｍｏ：４原子％以上８原子％以下
本発明に係る合金においては、従来の医療用合金にはない高強度・高弾性率を示すことが要求される。Ｍｏは、かかる強度・弾性率を確保するための必須の構成金属である。Ｍｏは、４原子％以上８原子％以下とする。４原子％未満では従来技術と同程度の強度となり、８原子％を超えると、弾性率が２４０ＧＰa未満に低下する問題が生じるからである。

・Ｃｏ：残部
本発明に係る合金は、Ｃｏ－Ｃｒ系合金（３５ＮＬＴ合金）を基礎としつつ、新たに開発された合金である。そのため、Ｃｏは本発明の合金の基本となる構成元素である。Ｃｏのマトリクス相が合金の機械的・化学的性質であって、医療用途で要求される最低限の基準をクリアするための必須の構成金属である。そして、Ｐｔ添加量を考慮しつつ、Ｃｏ含有量が調整され、合金組成の残部として定義する。

・Ｎｉ含有量とＰｔ含有量との関係
以上のとおり、本発明に係る医療用合金は、Ｐｔ－Ｃｏ－Ｃｒ－Ｎｉ－Ｍｏ合金を基本とし、各構成元素の含有量の範囲は以上で説明したとおりである。ここで本発明においては、各構成金属の組成範囲と共に、Ｎｉ含有量とＰｔ含有量との関係について一定の要件が設定される。上記のとおり、Ｐｔは合金の機械的性質やＸ線視認性の改善効果がある必須の金属元素であるが、加工性低下の要因となることが懸念される。そこで、Ｎｉを一定以上含有させることで、加工性を確保・向上させている。よって、ＰｔとＮｉとは、相互に関連性を有する構成金属である。そして、本発明者等の検討によれば、Ｎｉ含有量及びＰｔ含有量を単純に増減させるのではなく、両者の関係に一定の要件を設定することで、最適な機械的性質と加工性を得ることができる。

この一定の要件とは、Ｎｉ含有量（Ｃ_Ｎｉ）とＰｔ含有量（Ｃ_Ｐｔ）について、それらの比であるＣ_Ｎｉ／Ｃ_Ｐｔを１．５以下とすることである。本発明者等によれば、合金のＣ_Ｎｉ／Ｃ_Ｐｔを参照してその弾性率を見たとき、一定範囲内でピークが生じる。即ち、Ｃ_Ｎｉ／Ｃ_Ｐｔが１．５を超える合金は、従来技術と同等又はそれ以下の弾性率となる。尚、Ｃ_Ｎｉ／Ｃ_Ｐｔの下限値については０．１７とすることが好ましい。Ｃ_Ｎｉ／Ｃ_Ｐｔが０．１７未満となると、加工性が懸念される。Ｃ_Ｎｉ／Ｃ_Ｐｔについては、０．３以上１．５以下とすることがより好ましい。

・任意的添加元素
本発明に係る合金は、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏからなる５元系合金を基本とし、これら５元素のみからなるものでも良いが、下記の特定の添加元素を任意的に添加することも許容される。

・Ｗ
本発明者等の検討によれば、Ｍｏと同じ第６族元素であるＷは、本発明に係る合金においてＭｏと同様の効果を有する添加元素である。即ち、Ｗの添加により強度・弾性率の向上が期待される。この任意的添加元素であるＷは、Ｍｏと共に添加することができ、Ｗの含有量とＭｏの含有量との合計が４原子％以上８原子％以下となるように添加される。Ｗを添加するときには、０.０１原子％以上とするのが好ましい。

・ｆｃｃ安定化元素
本発明に係る合金の基本構成元素であるＣｏは、室温でｈｃｐ構造を示し、高温でｆｃｃ構造に相変態する元素である。ｈｃｐ構造は、比較的脆いので合金の加工性に影響を及ぼし、ｆｃｃ構造の方が延性がある。他の元素との合金化により、本発明におけるＣｏの相変態温度が変動するが、所定の添加元素（ｆｃｃ安定化元素）により相変態温度を低下させてｆｃｃ構造を安定化することができる。これにより合金の加工性向上を図ることができる。このｆｃｃ安定化元素としては、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａが挙げられる。本発明者等の検討によれば、本発明に係る合金は、これらの元素の少なくともいずれかを合計で０.０１原子％以上１０原子％以下添加したとき、これらの元素による機械特性の向上が期待される。但し、合計で１０原子％を超えて添加すると、機械特性の低下が生じる。これらの元素は、Ｎｉに置換することが予測されている。これにより合金の加工性向上を図ることができる。

・他の任意的添加元素
本発明に係る合金は、上記したＷ及びｆｃｃ安定化元素の他、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｓｉを含むことができる。これらの添加元素は、粒界強化の作用を有する。Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｓｉは、合計で０.０１原子％以上２原子％以下含むことができる。Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｓｉは、本発明の合金においてＣｏ、Ｃｒの一部に置換して含有されると考えられる。

・不純物元素
また、本発明に係る合金は、不可避不純物を含有する場合もある。本発明に係る合金の不可避不純物としては、Ａｌ、Ｐ、Ｓ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｃｅが挙げられ、これらが合計で０．０１原子%以上１原子%以下含まれる可能性がある。これら不可避不純物元素も、本発明の合金においてＣｏ、Ｃｒの一部に置換して含有されると考えられる。

（Ｂ）本発明に係る医療用合金の機械的性質
本発明者等は、本発明を見出す過程で、フローダイバーターステント等の医療器具による治療方法において、各段階における医療器具の変形状況や負荷等をシミュレートした。

例えば、フローダイバーターステント等のステント類は、線材（ワイヤー）をチューブ状に編み込み加工し成形された医療器具である。ステントは、内径を縮小させてカテーテルに挿入し、カテーテルと共に血管内を治療部位（動脈瘤等）まで移送される。治療部位に到達したステントは、カテーテルから押し出された後に血管内で拡張して留置される。ステントを構成するワイヤーは、この過程の各段階で負荷を受け変形している。

上記のステント以外にも塞栓コイルは、１次コイル加工と２次コイル加工によって製造され、使用時（治療時）において、その弾性能が利用されている。このように医療器具はその製造・使用過程で大きな変形・応力負荷を受けることが予測される。

本発明者等は、医療器具適用時のシミュレートの解析結果から、医療用合金として要求される機械的性質としていくつかの基準を画定した。以下、この要求される機械的性質について説明する。本発明に係る医療用合金は、これらの基準をクリアするものである。

・弾性率（ヤング率）
上記のステントによる治療では、血管内で放出され拡張したステントが、その弾性力によって血管内壁を適度に押圧しながら固定される。ステントは、安定して治療部位に留置されること好ましく、適度な拡張力が要求される。このステントの半径方向への力（拡張力）は、ラディアルフォースと称されることがある。

ステントのラディアルフォースは、その構成材料の弾性率（ヤング率）により制御することができる。そして、本発明者等の解析結果から、好ましい弾性率は２４０ＧＰａ以上である。この点、従来のＣｏ－Ｃｒ系合金である３５ＮＬＴ合金の弾性率は、約２３０ＧＰａである。本発明においては、Ｐｔの添加、Ｃ_Ｎｉ／Ｃ_Ｐｔの規定（１．５以下）、Ｍｏの適切な添加によって、弾性率を２４０ＧＰａとすることができる。尚、弾性率の上限に関しては、特に制限することはないが、３５０ＧＰａ以下とするのが好ましい。

・降伏応力
また、合金材料の基本的な機械的性質として、降伏応力（引張降伏応力）が向上されていることも好ましい。降伏応力は、弾性範囲内における強度を示す。各種医療器具は、人体内に埋め込まれ、筋肉や血管等の運動や脈動・拍動による応力を長期間にわたって受けている。かかる使用環境下で、変形や破損なく機能し続けるために高い降伏応力が必要となる。具体的には、降伏応力は１６８０ＭＰａ以上とするのが好ましい。本発明に係る合金は、この基準もクリアすることができる。

・弾性歪限界（弾性限度）
上記の弾性率と降伏応力は、合金材料の基本的な機械的性質として知られるところである。ここで、本発明においては、医療用合金としての用途を考慮して、他の機械的性質の改善を図ることがより好ましい。例えば、ステントは、ワイヤー状の合金をチューブ形状に編み込んで製造される。また、人体に挿入する前のステントは、径を縮小させてカテーテルに挿入される。このようなステントの製造・使用過程において、合金ワイヤーには曲げ応力が発生し歪が蓄積する。蓄積した歪が弾性限度を超えると、その箇所で塑性変形が生じるため、カテーテルからステントを放出しても十分な拡張せず、本来の機能が発揮されないおそれがある。

そこで、医療用合金には、歪蓄積に対する耐性を発揮させるべく、弾性歪限界が高いことがより好ましいといえる。具体的には、弾性歪限界が０．７％以上とするのが好ましい。本発明に係る合金は、この基準もクリアすることができる。

・破断応力
更に、バルーン拡張型ステント等のような塑性変形することが予定されている医療器具においては、塑性変形後も破断することなく機能維持するため、適切な破断応力が必要となる。

具体的には、バルーン拡張型ステントは、アニールされた状態の合金素材により作製されることがあることから、アニール後の状態（アニール条件は、例えば、１０００℃で１時間）における破断応力を１０００ＭＰａ以上であるものが好ましい。また、加工上がりの状態の破断応力については、２０００ＭＰａ以上とであるものが好ましい。本発明に係る合金は、これらの基準も満たすことができる。

（Ｃ）本発明に係る医療用合金の利用形態
以上説明した本発明の医療用合金は、各種医療器具の構成材料として板材、棒材・角材・中空棒材、線材等の各種の形態で利用することができる。特に、ステント、塞栓コイル、ガイドワイヤー等のように、線材或いは線材を編み込んだ形態であるものが多い。本発明に係る合金は、その良好な加工性によって、線材での供給・使用が可能である。

本発明の医療用合金は、直径１．６ｍｍ以下の合金線材に加工することができ、各種用途に適用可能である。この医療用Ｐｔ－Ｃｏ合金線材の好ましい直径は、０．２ｍｍ以下が好ましく、０．０５ｍｍ以下がより好ましい。尚、合金線材の直径の下限値は、できるだけ小さいことが好ましいが、その用途や加工性を考慮して０．００５ｍｍ以上とするのが好ましい。この合金線材は、加工上がりの状態において、上記した機械的性質を具備していることが好ましい。

以上説明した本発明に係る医療用合金は、各種の医療器具に応用できる。本発明が特に有用な医療器具として、例えば、フローダイバーターステントやステントリトリーバー等のステント、バルーンカテーテル等のカテーテル、塞栓コイル等のコイル、ガイドワイヤー、デリバリーワイヤー、歯列矯正具、クラスプ、人工歯根、クリップ、ステープル、ボーンプレート、神経刺激電極、ペースメーカー用リード、放射線マーカー等が挙げられる。

これらの例において、フローダイバーターステント等のステント類は、線材を編機で編込んで作製される。塞栓コイルは、脳動脈瘤内に充填して動脈瘤孔を塞栓する器具であり、線材を巻線機で加工してコイル形状に作製される。ステントリトリーバーは、パイプ材・チューブ材と作製した後にレーザー加工で成形して作製される

本発明に係る医療用合金は、上記した各種医療機具の少なくとも一部ないし全部や、医療用デバイスの部品を構成することができる。

（Ｄ）本発明に係る医療用合金の製造方法
本発明に係る医療用合金は、一般的な溶解鋳造工程を経て製造することができる。溶解鋳造工程では、所望の組成の合金溶湯を調整し、鋳造してインゴット形状等の母合金を製造する。溶解鋳造工程後の母合金は、熱間加工、温間加工、及び冷間加工を適宜に組み合せて所望の形状にすることができる。加工処理は、スウェージング加工、鍛造加工、圧延加工等、特に制限されることはない。尚、溶解鋳造工程後の母合金について、７５０℃以上１３００℃以下の温度で２時間以上４８時間以下加熱する均質化熱処理を行い、それから加工処理を実施しても良い。

また、合金線材は、上記のようにして鋳造及び加工した合金素材を伸線加工して製造できる。伸線加工は、スウェージング加工や引き抜き加工（ドローベンチ加工）適宜に組み合わせる。伸線加工１回（１パス）における加工率は４％以上２０％以下とするのが好ましい。また、伸線加工は熱間で行うことができる。加工温度は、５００℃以上１３００℃以下とするのが好ましい。

以上説明したように、本発明に係る医療用合金は、医療器具の構成材料として要求される機械的性質、Ｘ線視認性を具備し、更に、加工性も確保されている。医療器具の進歩は目覚しいものがあり、フローダイバーターステント等のように、これまで以上にシビアな環境・条件下で使用されるものもある。本発明に係る医療用合金は、それら最新の医療器具の構成材料としても有用である。更に、従来の３５ＮＬＴ合金よりＮｉ濃度が低く、その結果としてＮｉイオンの溶出量も減少する。つまり、本発明に係る医療用合金は、Ｎｉアレルギーの要因にもなり難く、生体適合性も良好である。

以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏの含有量を調整した複数のＰｔ－Ｃｏ系合金（Ｐｔ－Ｃｏ－Ｃｒ－Ｎｉ－Ｍｏ合金）を製造した。そして、各合金の機械的性質（弾性率、弾性歪限界、降伏応力）を測定し、更に、Ｘ線視認性を評価した。

［合金製造］
Ｐｔ－Ｃｏ系合金の製造は、各金属の高純度原料を秤量混合してアルゴンアーク溶解で溶解鋳造して合金インゴットを作成した。そして、合金インゴットを１２００℃で１２時間加熱して均質化処理をした。均質化熱処理後、熱間スウェージング加工し直径３ｍｍの線材を製造した。この線材を母材として、引張試験用のサンプル、弾性率測定用のサンプル、Ｘ線視認性評価用のサンプルを製造した。

尚、以上製造した各種合金については、その合金組成を正確に把握するための定量分析を行った。この分析は、加工途中の線径０．５ｍｍの合金線材から長さ１ｍｍの試料を採取し、スパークＩＣＰ（装置商品名：ＲＩＧＡＫＵＳＰＥＣＴＲＯ－ＳＡＳＳＹ／ＣＩＲＯＳ－ＭａｒｋＩＩ）により定量分析した。結晶組織の微視的な観察は、各種合金ワイヤー断面のＳＥＭ－ＥＤＸ分析によって行った。ＥＤＸ分析の測定点は、各サンプル３点以上とした。全てのサンプルはＩＣＰ分析値とＳＥＭ－ＥＤＸ分析値との差が±２０％以内であり、局所的な偏析などは認められなかった。

［弾性率測定］
上記で製造した直径３ｍｍの母材を圧延加工して板材（６０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ１ｍｍ）を作製し、これを歪取りのための熱処理をして弾性率測定用のサンプルとした。歪取り熱処理は、真空電気炉により１２００℃で４時間加熱した。弾性率測定は、常温弾性率測定装置ＪＥ－ＲＴで室温大気下での自由共振法で行った。

［加工性評価と引張試験（降伏応力測定）］
上記で製造した直径３ｍｍの母材を超硬ダイスで直径０．６ｍｍまで冷間伸線し、更に、ダイヤモンドダイスで直径０．２５ｍｍまで冷間伸線した。これらの冷間伸線加工においては、潤滑剤としてカーボン系潤滑剤を使用した。この線材への加工は、同一工程を繰返し３回行い、１回でも加工途中で割れ又は断線が生じた合金を場合には、その合金について加工性「不良（×）」と判定した。そして、３回の加工全てにおいて、の直径０．２５ｍｍまでの冷間伸線可能であった合金を加工性「良（○）」と判定した。

上記の冷間伸線加工で製造した合金線材を引張試験用のサンプルとして引張試験を行った。引張試験は、極細線用引張試験機（東洋精機製作所ストログラフＥ３－Ｓ）を用いて引張試験を行った。試験条件は、ゲージ長１５０ｍｍ、クロスヘッド速度１０ｍｍ／ｍｉｎとした。この引張試験にて、降伏応力を測定した。また、同時に弾性歪限界と破断応力も測定した。

［Ｘ線視認性評価］
上記で製造した直径３ｍｍの母材を圧延加工して板材（１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ）を作製し、Ｘ線視認性評価用のサンプルとした。このサンプルに対し、移動式ＣアームＸ線システム（シーメンスジャパンＧＥＮ２）を用いて、６３ｋｖ×２．４ｍＡの条件でＸ線透過試験を行った。Ｘ線視認性の評価は、従来合金である３５ＮＬＴ（下記表１のＮｏ．１２）のＧｒａｙ－Ｓｃａｌｅ値を基準とした。３５ＮＬＴの数値より低い合金をＸ線視認性「良（○）」と判定し、３５ＮＬＴの数値以上の合金をＸ線視認性「不良（×）」と判定した。

本実施形態で製造した各種組成の合金について、評価試験の結果を表１に示す。評価試験は、従来の医療合金である３５ＮＬＴ合金についても行った。

表１から、本発明で規定した組成範囲内であり、Ｎｉ含有量（Ｃ_Ｎｉ）とＰｔ含有量（Ｃ_Ｐｔ）との比（Ｃ_Ｎｉ／Ｃ_Ｐｔ）も好適なＰｔ－Ｃｏ系合金（Ｎｏ．１～Ｎｏ．９、Ｎｏ．１９～Ｎｏ．２０）は、いずれも２４０ＭＰａ以上の好適な弾性率を示すと共に、Ｘ線視認性及び加工性が良好であった。また、弾性歪限界も０．７％を超えていた。破断応力に関しては、測定サンプルは冷間加工後の合金線材であり、いずれも２０００ＭＰａを超えていた。この点、Ｎｏ.５の合金について、合金線材を更にアニールして破断応力をしたとき、１０００ＭＰａ以上であることも確認している。

以上の実施例の合金に対して、本発明の規定外の合金は、いずれかの特性において劣っていた。
従来例である３５ＮＬＴ合金に相当するＮｏ．２１の合金は、弾性率が２４０ＭＰａ未満と低く、Ｘ線視認性にも乏しい。本発明は、この従来合金であるＣｏ－Ｃｒ系合金にＰｔを添加しつつ、Ｎｉ等の他の構成元素の組成を好適化した合金である。但し、Ｎｏ．１０の合金のように、Ｐｔを添加するとしてもその含有量が低い合金は、弾性率が明確に低く、従来例（Ｎｏ．２１）よりも低くなった。Ｐｔを添加するとしても適正量を添加すべきである。

また、Ｎｉの作用についてみると、Ｎｉ添加のない合金（Ｎｏ．１１）は、加工性が悪く線材への加工ができなかった。本発明の医療用合金は、線材等への加工が必須ともいえ、そのためにはＮｉは必須といえる。但し、Ｎｉを添加するとしても、Ｎｏ．１２の合金のようにその添加量が５原子％未満であると、加工性の改善は見られても弾性率は低い。よって、Ｎｉ添加量にも適正範囲があると考えられる。

ここで、Ｎｉ含有量（Ｃ_Ｎｉ）とＰｔ含有量（Ｃ_Ｐｔ）との比（Ｃ_Ｎｉ／Ｃ_Ｐｔ）について検討する。この検討は、Ｐｔ、Ｍｏ以外の添加元素（Ｃｒ、Ｍｏ）の含有量が近似しているＮｏ．１～Ｎｏ．５、Ｎｏ．１７、Ｎｏ．１８の合金を対比して行う。

Ｎｏ．１の合金は、Ｐｔ含有量がその上限付近で、Ｎｉ含有量がその下限付近の組成の合金であって、Ｃ_Ｎｉ／Ｃ_Ｐｔの値が最も低い合金である（Ｃ_Ｎｉ／Ｃ_Ｐｔ＝０．１７）。この合金は、弾性率及び加工性等が合格であった。そして、Ｃ_Ｎｉ／Ｃ_Ｐｔの値の増大に応じて弾性率が上昇する。但し、Ｎｏ．１７、１８の合金ように、Ｃ_Ｎｉ／Ｃ_Ｐｔが本発明規定の上限値（１．５）を超えて２．０付近以上になると弾性率が低下し２４０ＭＰａ未満となる。よって、本発明の組成範囲の合金であっても、Ｃ_Ｎｉ／Ｃ_Ｐｔの適切にすることの必要性が確認された。

本発明ではＭｏも必須の構成金属であるが、Ｍｏ以外の構成元素の含有量が近似している合金であるＮｏ．５、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１５、Ｎｏ．１６の合金を対比すると、Ｍｏが多くても少なくても弾性率が低くなる傾向があることがわかる。本発明のＰｔ－Ｃｏ系合金（Ｐｔ－Ｃｏ－Ｃｒ－Ｎｉ－Ｍｏ合金）においては、Ｍｏ量に４原子％以上８原子％以下の最適範囲が存在することが確認できる。

更に、本発明では、Ｍｏと同様の効果がある元素としてＷを挙げているが、Ｎｏ．１９、Ｎｏ．２０の合金の結果から、Ｗを添加した合金でも良好な強度、加工性等を示すことが確認された。

尚、Ｎｏ．１３、Ｎｏ．１４の合金の結果から、Ｃｒの含有量に関しても本発明の規定範囲外となると、弾性率が２４０ＭＰａ未満となることが確認された。

本発明に係る医療用合金は、機械的性質、Ｘ線視認性、加工性が良好なＰｔ－Ｃｏ系合金である。本発明は、フローダイバーターステントやステントリトリーバー等のステント、バルーンカテーテル等のカテーテル、塞栓コイル等のコイル、ガイドワイヤー、デリバリーワイヤー、歯列矯正具、クラスプ、人工歯根、クリップ、ステープル、ボーンプレート、神経刺激電極、ペースメーカー用リード、放射線マーカー等の各種の医療器具への応用が期待できる。

Claims

Ｐｔ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏからなる医療用合金であって、
１０原子％以上３０原子％以下のＰｔ、
２０原子％以上３１原子％以下のＣｒ、
５原子％以上２４原子％以下のＮｉ、
４原子％以上８原子％以下のＭｏ、
及び残部Ｃｏと、不可避不純物とからなり、
Ｎｉ含有量（Ｃ_Ｎｉ）とＰｔ含有量（Ｃ_Ｐｔ）との比Ｃ_Ｎｉ／Ｃ_Ｐｔが１．５以下である医療用合金。
Ｐｔ有量が１４原子％以上３０原子％以下である請求項１記載の医療用合金。
Ｗを含み、Ｗの含有量とＭｏの含有量との合計が４原子％以上８原子％以下である請求項１又は請求項２記載の医療用合金。
更に、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａの少なくともいずれかを含み、これらの元素の合計含有量が１０原子％以下である請求項１～請求項３のいずれかに記載の医療用合金。
弾性率が２４０ＧＰａ以上である請求項１～請求項４のいずれかに記載の医療用合金。
降伏応力が１６８０ＭＰa以上である請求項１～請求項４のいずれかに記載の医療用合金。
少なくとも一部が請求項１～請求項５のいずれかに記載の医療用合金からなる線材よりなる医療器具であって、
ステント、コイル、ガイドワイヤー、デリバリーワイヤーのいずれかとして使用される医療器具。
請求項１～請求項６のいずれかに記載の医療用合金からなる医療用デバイスの部品。