JPH0678989A - Biomaterial - Google Patents

Biomaterial

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JPH0678989A
JPH0678989A JP4149890A JP14989092A JPH0678989A JP H0678989 A JPH0678989 A JP H0678989A JP 4149890 A JP4149890 A JP 4149890A JP 14989092 A JP14989092 A JP 14989092A JP H0678989 A JPH0678989 A JP H0678989A
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JP
Japan
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shape memory
biomaterial
alloy
present
memory alloy
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Application number
JP4149890A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasubumi Furuya
泰文 古屋
Yoshikatsu Tanahashi
善克 棚橋
Takeshi Masumoto
健 増本
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Honda Seiki Co Ltd
Original Assignee
Honda Seiki Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide an excellent biomaterial having a new mode and rich in safety and reliability. CONSTITUTION:A biomaterial 11 is formed of a shape memory material obtained by quenching and coagulating an alloy molten metal showing shape memory phenomenon, and this shape memory material is formed of a Ti-Ni-Cu shape memory alloy, for example, obtained by quenching and coagulating a Ti-Ni-Cu alloy molten metal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は生体の患部を治療する
際に用いられる生体用材料に関するものであり、特に形
状記憶材料を利用した生体用材料に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a biomaterial used for treating an affected part of a living body, and more particularly to a biomaterial using a shape memory material.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から医療の分野では生体の患部を治
療することを目的として種々の生体用材料が用いられて
いる。たとえば大腿骨の転子部骨折の治療に際しては、
骨折部を補強結合する目的で、予め弓形に曲げたステン
レス製の髄打ちピンを骨髄内に挿入することが行なわれ
ている。その他、血栓フィルター、人工心臓の伸縮駆動
素子、脳動脈瘤の治療に用いられるクリップ、携帯用人
工腎臓用マイクロポンプ、大腿骨の骨頭部にかぶせる半
球状の帽子、脊椎に使用される推間関節、避妊用卵管ク
リップなどに生体用材料が用いられる。また、疾患部の
骨を切除したあとの骨の結合や骨折の治療を行う際に
は、かすがいのような役割をするコの字形のステープル
が使用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, various biomaterials have been used in the medical field for the purpose of treating an affected part of a living body. For example, when treating a trochanteric fracture of the femur,
For the purpose of reinforcing and connecting a fractured part, insertion of a bone marrow pin made of stainless steel preliminarily bent into an arc into the bone marrow is performed. Others, thrombus filter, expansion and contraction drive element of artificial heart, clip used for treatment of cerebral aneurysm, micropump for portable artificial kidney, hemispherical cap to cover femoral head, thrust joint used for spine , Biomaterials are used for contraceptive oviduct clips. In addition, a U-shaped staple, which plays a role like a glazing, is used when treating a bone bond or a fracture after excising a bone in a diseased part.

【0003】しかしながら、上述のように予め弓形に曲
げたステンレス製の髄内ピンを骨髄内に挿入する場合
は、骨を確実に支持させるために髄内ピンの張りを髄腔
よりも大きく作らなければならず、骨髄内への挿入が容
易でなく、場合によっては骨に損傷を与える危険性があ
る。また、従来まではステープルによって骨の結合や骨
折の治療を行なう場合は、コの字形のステープルを単に
骨に打込んで骨が離れないように固定するので、体の動
きによってステープルが緩みやすく、使用しているうち
に固定力が弱くなるという問題があった。
However, in the case of inserting the intramedullary pin made of stainless steel which is bent into a bow shape in advance into the bone marrow as described above, the tension of the intramedullary pin must be made larger than the medullary cavity in order to securely support the bone. It is not easy to insert into the bone marrow and may injure the bone in some cases. Further, in the past, when treating bones with bones or treating fractures with staples, U-shaped staples are simply driven into the bones and fixed so that the bones do not separate, so the staples tend to loosen due to body movements, There was a problem that the fixing force weakened during use.

【0004】 ところで良く知られるよう
に形状記憶合金は、ある温度下で変形させても加熱すれ
ば元の形状に戻る性質を有する。このような形状記憶現
象を示す合金としては、例えば表1、2に示されるよう
に、Ti−Ni、Cu−Zn、Ni−Al、Fe−Mn
系合金等が知られている。
By the way, as is well known, a shape memory alloy has a property of returning to its original shape when heated even when deformed at a certain temperature. As alloys exhibiting such a shape memory phenomenon, for example, as shown in Tables 1 and 2, Ti-Ni, Cu-Zn, Ni-Al, Fe-Mn
System alloys and the like are known.

【0005】[0005]

【表1】[Table 1]

【0006】[0006]

【表2】[Table 2]

【0007】このような形状記憶合金の特性を利用して
生体用材料とすれば前述の一般材料を用いた場合の従来
の問題を解消することができることから、近時、医療分
野では形状記憶合金よりなる生体用材料を用いて患部の
治療を行うことが行われている。
[0007] By using the characteristics of the shape memory alloy as a biomaterial, the conventional problems in the case of using the above-mentioned general material can be solved. Treatment of an affected area is performed using the biomaterial.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来、生体用材料を形
成する形状記憶合金の加工にあたっては、溶解鋳造によ
り得られる合金鋳塊から熱間加工により最終形状の製品
素材が仕上げられるのが一般的であり、溶解の方法とし
ては、高周波真空溶解法、プラズマ溶解法等があげら
れ、熱間加工の方法としては、プレス、圧迫、鍛造等が
あげられる。そのため、形状記憶材料としての性能か
ら、次のような問題点があった。
Conventionally, in the processing of shape memory alloys for forming biomaterials, it is common to finish the product material in the final shape by hot working from an alloy ingot obtained by melt casting. The melting method includes a high frequency vacuum melting method, a plasma melting method and the like, and the hot working method includes pressing, pressing and forging. Therefore, there are the following problems from the performance as a shape memory material.

【0009】(1)合金特有の難加工性があり、熱応答
性の良い薄板製品を得るのが困難であるTi−Ni系合
金の場合、特にCuを混ぜることがあるが、Cu=10
at%以上になると脆化し、極めて難加工性になるため
薄板最終製品を得るのは不可能であった。また、
(1) In the case of a Ti-Ni type alloy, which has a difficult workability peculiar to the alloy and it is difficult to obtain a thin plate product having good thermal response, Cu may be mixed especially with Cu = 10.
When it is at% or more, it becomes brittle and extremely difficult to work, and it is impossible to obtain a thin plate final product. Also,

【0010】(2)溶解加工材料は、それを構成する多
結晶方位がランダムのため、材料全体にわたる変態時期
が場所によりずれて、その結果、変態ひずみ〜温度ヒス
テリシス曲線の温度幅(ΔT=Af−Mf)が大きく、
またループ変態点近傍での屈曲が丸くなり、温度変化に
伴う形状記憶合金の応答性が鈍く、さらに、
(2) Since the polycrystalline orientation of the melt-processed material is random, the transformation time over the entire material is deviated depending on the location, and as a result, transformation strain-temperature hysteresis curve temperature range (ΔT = Af). -Mf) is large,
In addition, the bending near the loop transformation point becomes round, the response of the shape memory alloy with temperature change becomes dull, and further,

【0011】(3)変態結晶組織の不連続性から無駄な
変態過程でのロスが生じ、その際の変態ひずみ量は小さ
くなり、そのために生体用材料としての普及が押さえら
れていた。しかも、
(3) The discontinuity of the transformed crystal structure causes unnecessary loss in the transformation process, and the amount of transformation strain at that time is small, which has prevented its widespread use as a biomaterial. Moreover,

【0012】(4)結晶組織が粗粒で、基地の転移密度
が小さいために、降伏応力が低く、繰り返し使用中に記
憶効果の低下(記憶ボケ)が起こり、これに起因しても
生体用材料としての応用範囲を狭めていた。また、
(4) Since the crystal structure is coarse and the matrix dislocation density is small, the yield stress is low, and the memory effect deteriorates during repeated use (memory blur). The application range as a material was narrowed. Also,

【0013】(5)耐食性についても、本来、TiNi
系は良いのであるが、加工材料の粗結晶粒や表面不均質
のため酸性・アルカリ性極限環境下での長期使用には問
題が残されていた。
(5) In terms of corrosion resistance, originally TiNi
Although the system is good, problems remain for long-term use in the extreme acidic / alkaline environment due to the coarse crystal grains of the processed material and the inhomogeneous surface.

【0014】従って、この発明は以上の従来の生体用材
料の有する問題を解消し、温度変化に伴う応答性が鋭
く、また熱・機械エネルギー変換効率が良好で、さらに
は繰り返し使用中に記憶効果の低下(記憶ボケ)が生じ
るようなことはなく、しかも発ガン性が危惧されている
生体埋め込み材料からの腐食生成物やイオン溶出も抑制
され、酸性・アルカリ性環境下、生体液中での長期使用
が可能な生体用材料を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention solves the above problems of the conventional biomaterials, has a sharp response with temperature change, has a good thermal-mechanical energy conversion efficiency, and has a memory effect during repeated use. Deterioration (memory blur) does not occur, and corrosion products and ion elution from bio-embedded materials that are suspected of carcinogenicity are also suppressed, and long-term in biological fluids in acidic and alkaline environments. An object is to provide a biomaterial that can be used.

【0015】従来の溶解・熱間加工による形状記憶合金
の欠点をできるだけ少なくするためには、その材料組織
自体の改善が必要なことが解る。即ち、変態歪〜温度ヒ
ステリシス曲線を狭く、シャープにして、かつエネルギ
ー変換性能を向上させ、実使用上重要な疲労劣化を強度
を上げつつ抑えるためには、合金組織を均質・微細・かつ
結晶方位をできるだけ揃えて、材料全体が同時に熱弾性
マルテンサイト変態を起こすように仕向ければ良い。ま
た、材料形状も熱応答性を上げ、俊敏な形状記憶現象を
得るためには、より薄くして比表面積を増やし、外界も
しくは生体内等媒体からの熱吸収または媒体への冷却時
の熱拡散を促進させる必要がある。
It is understood that the material structure itself needs to be improved in order to minimize the defects of the shape memory alloy by the conventional melting and hot working. That is, in order to make the transformation strain-temperature hysteresis curve narrow and sharp, improve the energy conversion performance, and suppress fatigue deterioration, which is important for practical use, while increasing the strength, the alloy structure should be homogeneous, fine, and crystalline Should be arranged as much as possible so that the entire material simultaneously undergoes thermoelastic martensitic transformation. In addition, in order to improve the thermal responsiveness of the material shape and to obtain an agile shape memory phenomenon, the material shape should be made thinner to increase the specific surface area, and the heat absorption from the medium such as the outside world or the living body or the heat diffusion during cooling to the medium Need to be promoted.

【0016】以上の諸条件を充たす新素材開発のため
に、本発明者らは、形状記憶現象を示す合金系溶湯をノ
ズルから直接Cu冷却ロールに射出して、最終薄板(約
20〜300ミクロン厚さ)を得る回転急冷凝固法(M
elt−spinning Technique)を採
用し試みた。その結果、かかる回転急冷凝固法による急
冷効果により、均質で極く微細な異方性(数ミクロン以
下の柱状結晶)組織を得ることができ、さらに、下部組
織は高転移密度となっているため、降伏による塑性歪が
生じ難く、相変態以外のエネルギーロスがないために、
熱・機械エネルギー変換性能の向上および形状記憶疲労
劣化も抑制され、耐食性の向上もはかられることを知見
し、本発明をなすに至った。
In order to develop a new material satisfying the above conditions, the inventors of the present invention directly inject a molten alloy system showing a shape memory phenomenon from a nozzle to a Cu cooling roll to obtain a final thin plate (about 20 to 300 microns). Rotational rapid solidification method (M)
lt-spinning Technology) was adopted. As a result, a homogeneous and extremely fine anisotropic (columnar crystal of a few microns or less) structure can be obtained by the rapid cooling effect of the rotary rapid solidification method, and the lower structure has a high dislocation density. , It is difficult to generate plastic strain due to yield, and there is no energy loss other than phase transformation.
The inventors have found that the improvement of heat / mechanical energy conversion performance, the deterioration of shape memory fatigue, and the improvement of corrosion resistance can be achieved, and the present invention has been accomplished.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】この目的に沿うこの発明
に係る生体用材料は、形状記憶現象を示す合金系溶湯を
急冷凝固させて得られる形状記憶材料からなる。
The biomaterial according to the present invention for this purpose comprises a shape memory material obtained by rapid solidification of an alloy-based molten metal exhibiting a shape memory phenomenon.

【0018】形状記憶現象を示す合金系溶湯を急冷凝固
させるにあたり、その冷却速度は102〜106℃/sec
とするのが望ましい。冷却速度が適切でないと急冷金属
組織の形状記憶変態にみだれが生じ、多結晶のように形
状記憶効果、耐疲労性、耐腐食性が低下する。
When rapidly solidifying the alloy-based molten metal showing the shape memory phenomenon, its cooling rate is 10 2 to 10 6 ° C / sec.
Is desirable. If the cooling rate is not appropriate, the quenching of the shape memory transformation of the metal structure will occur, and the shape memory effect, fatigue resistance, and corrosion resistance will deteriorate as in the case of polycrystalline.

【0019】また、前記形状記憶素材としてはTi−N
i系合金溶湯を急冷凝固させて得られるTi−Ni系形
状記憶合金が適しており、さらには、この形状記憶素材
としては、Ti(50±y,y≦±2at%)−Ni
(50−y−x)−Cu(xat%)系合金溶湯を急冷
凝固させて得られるTi−Ni−Cu系形状記憶合金が
特に適している。これにより均質で極く微細な異方性
(数ミクロン以下の柱状結晶)組織を得ることができ
る。さらに、下部組織は高転移密度となっているため、
降伏による塑性歪が生じ難く、相変態以外のエネルギー
ロスがないために、熱・機械エネルギー変換性能の向上
および形状記憶疲労劣化も抑制され、耐食性の向上もは
かられる。
Ti-N is used as the shape memory material.
A Ti-Ni-based shape memory alloy obtained by quenching and solidifying a molten i-based alloy is suitable, and Ti (50 ± y, y ≦ ± 2 at%)-Ni is suitable as the shape-memory material.
A Ti-Ni-Cu-based shape memory alloy obtained by rapidly solidifying a (50-y-x) -Cu (xat%)-based alloy melt is particularly suitable. As a result, a homogeneous and extremely fine anisotropic (columnar crystal of several microns or less) structure can be obtained. Furthermore, since the underlying tissue has a high dislocation density,
Since plastic strain due to yield is unlikely to occur and energy loss other than phase transformation does not occur, improvement in heat / mechanical energy conversion performance, suppression of shape memory fatigue, and improvement in corrosion resistance can be achieved.

【0020】ここでCuの含有量xは0<x≦20at
%とするのが良い。この領域は通常の溶解・熱間加工プ
ロセスではCu含有量の増加と共に材質脆化(粒界脆化
など)か起こり、大きな圧延加工は困難となる。
Here, the Cu content x is 0 <x ≦ 20 at
It is good to set to%. In this region, in a normal melting / hot working process, material embrittlement (grain boundary embrittlement, etc.) occurs as the Cu content increases, and large rolling becomes difficult.

【0021】この発明において用いられる急冷凝固法と
しては、例えば溶湯を直接Cu冷却板などに吹き付け急
冷し小試験片を作成するガン法、連続薄板作成用の回転
ロール(単、双ロール)法、細線作製に適する回転液中
紡糸法、急冷粉末を作るスプレー法等がある。
Examples of the rapid solidification method used in the present invention include, for example, a gun method in which a molten metal is directly blown onto a Cu cooling plate or the like to be rapidly cooled to produce a small test piece, a rotating roll (single or twin roll) method for producing a continuous thin plate, There are a spinning submerged spinning method suitable for producing fine wires, a spray method for producing a quenched powder, and the like.

【0022】以上の各急冷法の中で、図1にその装置が
示される回転ロール法(単ロール)によって急冷凝固を
行うときには、その冷却速度は1〜50m/secとす
るのが良い。図2に示されるように冷却速度が低速で1
m/sec未満である場合には急冷金属組織(特に、結
晶粒径)が粗大化し、かつランダム方位化し形状記憶変
態のみだれを生じ、多結晶の様に形状記憶効果、耐疲労
劣化性、耐腐食性が低下してしまう。逆に冷却速度が高
速で50m/secを越える場合には金属組織は非晶質
化(アモルファス)して結晶変態に基づく形状記憶現象
は現れなくなり好ましくない。
Among the above quenching methods, when rapid solidification is performed by the rotating roll method (single roll) whose apparatus is shown in FIG. 1, the cooling rate is preferably 1 to 50 m / sec. As shown in FIG. 2, the cooling rate is 1
If it is less than m / sec, the quenched metal structure (particularly, the crystal grain size) becomes coarse and random orientation occurs, resulting in a drooping of shape memory transformation, resulting in shape memory effect, fatigue deterioration resistance, and resistance like polycrystal. Corrosion is reduced. On the contrary, when the cooling rate is higher than 50 m / sec, the metal structure becomes amorphous and the shape memory phenomenon based on the crystal transformation does not appear, which is not preferable.

【0023】[0023]

【作用】一般に溶湯急冷凝固法により金属溶湯を急冷凝
固させる場合、図2に示されるように冷却速度(ロール
回転速度)を早くするに従って、金属組織はデンドライ
ト相から微細結晶化され、等軸柱状結晶をへて超急冷速
度(1×106℃/sec以上)でアモルファスに変化
する。Ti−Ni−Cu溶湯の急冷速度を例えば40m
/sec(1×106℃/sec)とすると、金属組織
は図2に示される様な板厚方向に結晶軸が揃った微細柱
状晶(結晶粒径=2〜3ミクロン)となる。この点につ
きX線結晶構造解析を行っても結晶方向がそろっている
ことが確認される。従ってこの急冷速度で冷却したTi
−Ni−Cu系形状記憶合金は、このような金属組織を
有することから、次のような機能を有するに至る。
In general, when the molten metal is rapidly solidified by the molten metal quench solidification method, the metal structure is finely crystallized from the dendrite phase as the cooling speed (roll rotation speed) is increased as shown in FIG. It transforms into a crystal through a crystal at a superquenching rate (1 × 10 6 ° C / sec or more). The quenching rate of the Ti-Ni-Cu molten metal is, for example, 40 m.
/ Sec (1 × 10 6 ° C./sec), the metal structure becomes fine columnar crystals (crystal grain size = 2 to 3 μm) with crystal axes aligned in the plate thickness direction as shown in FIG. Even if X-ray crystal structure analysis is performed on this point, it is confirmed that the crystal directions are aligned. Therefore, Ti cooled at this quenching rate
Since the —Ni—Cu-based shape memory alloy has such a metal structure, it has the following functions.

【0024】柱状晶形成により、結晶方位がそろってい
るために、かかるTi−Ni−Cu系形状記憶合金で
は、全体として同時に均一な変態が生じる。従って、急
冷凝固法により、形状記憶変態ひずみの大きい結晶方位
を材料の長手方向にそろえるようにすれば、材料全体と
して変態ひずみを大きくすることができる。また、微細
柱状結晶のため、素材全体として変態が同時に起こり、
その結果、変態温度幅ΔTは小さくなり、またヒステリ
シスはシャープになる。また微細結晶組織であるため、
材料降伏応力が高くなり、負荷応力安定性が向上する。
さらに微細結晶で降伏応力が高く、かつ結晶方位がそろ
っている結果として、繰り返し使用に対して、塑性歪・
転移が導入されにくく、機能疲労劣化(記憶ボケ)しに
くくなる。
Since the crystal orientations are aligned due to the formation of columnar crystals, the Ti-Ni-Cu-based shape memory alloy simultaneously undergoes uniform transformation as a whole. Therefore, if the crystal orientation with a large shape memory transformation strain is aligned with the longitudinal direction of the material by the rapid solidification method, the transformation strain can be increased as a whole material. Also, because of the fine columnar crystals, transformation occurs at the same time for the entire material,
As a result, the transformation temperature width ΔT becomes small and the hysteresis becomes sharp. Since it has a fine crystal structure,
The material yield stress is high and the load stress stability is improved.
Furthermore, as a result of the higher yield stress in the fine crystals and the uniform crystal orientation, plastic strain
Metastases are less likely to be introduced, and functional fatigue deterioration (memory blur) is less likely to occur.

【0025】以上のように、この発明の生体用材料であ
る急冷凝固形状記憶材料は、変態温度幅は小さく、ま
た、スムーズな変態過程をたどることから、生体用材料
として用いた場合は従来にない新たな機能を発揮する。
したがって、たとえば骨髄内への生体用材料の挿入時に
は、生体用材料を挿入容易な形状とすることができ、し
かもきわめて高い耐食性を備えることから従来の生体用
材料に比べて安全性が高められる。
As described above, the rapidly solidified shape memory material which is a biomaterial of the present invention has a narrow transformation temperature range and follows a smooth transformation process. No new function.
Therefore, for example, when inserting the biomaterial into the bone marrow, the biomaterial can be made into a shape that is easy to insert, and since it has extremely high corrosion resistance, it is more safe than conventional biomaterials.

【0026】また、形状記憶材料を骨の結合に用いる場
合も、生体への固定後に結合温度を増加させる形状とす
ることが可能となるので、固定部分の緩みが防止され信
頼性が高められる。その場合、この発明の生体用材料微
細結晶で降伏応力が高く、かつ結晶方位がそろっている
結果として、繰り返し使用に対して塑性ひずみ・転移が
導入され難く、機能疲労劣化(記憶ボケ)しにくくな
る。
Further, even when the shape memory material is used for bone bonding, it is possible to increase the bonding temperature after fixing to the living body, so that the fixing portion is prevented from loosening and reliability is improved. In that case, the yield stress is high in the biomaterial microcrystals of the present invention, and as a result that the crystal orientations are aligned, plastic strain / transition is difficult to be introduced for repeated use, and functional fatigue deterioration (memory blur) is unlikely. Become.

【0027】[0027]

【実施例】生体用材料としての形状記憶合金には主とし
てワイヤ状のものが用いられ、このワイヤ状の形状記憶
合金はたとえば上述した回転液中急冷凝固法による急冷
凝固によって製造される。
EXAMPLE A wire-shaped shape-memory alloy is mainly used as a biomaterial, and this wire-shaped shape-memory alloy is manufactured by rapid solidification by, for example, the rapid solidification method in rotating liquid described above.

【0028】図9は、大腿骨の転子部骨折の治療に際
し、骨折部を補強結合する目的で用いられる髄内ピンへ
の適用を示している。図9において、11は上述したT
i−Ni−Cu系形状記憶合金からなる髄内ピンを示し
ており、12は動物の大腿骨を示している。図9(a)
に示すように、髄内ピン11の大腿骨12への挿入時に
は、髄内ピンには室温で大腿骨12の骨髄に挿入容易な
形状となっている。大腿骨12に髄内ピン11が挿入さ
れた後は、髄内ピン11は動物の体温によって図9
(b)に示すように、両端部が挿入前よりも弓形に屈曲
する。したがって、大腿骨には髄内ピン11によって確
実に支持され、大腿骨12の結合限度が高められる。
FIG. 9 shows an application to an intramedullary pin used for the purpose of reinforcing and connecting the fractured part in the treatment of trochanteric fracture of the femur. In FIG. 9, 11 is the above-mentioned T
It shows an intramedullary pin made of an i-Ni-Cu-based shape memory alloy, and 12 shows a femur of an animal. FIG. 9 (a)
As shown in FIG. 5, when the intramedullary pin 11 is inserted into the femur 12, the intramedullary pin has a shape that allows easy insertion into the bone marrow of the femur 12 at room temperature. After the intramedullary pin 11 has been inserted into the femur 12, the intramedullary pin 11 is moved by the body temperature of the animal.
As shown in (b), both ends bend in an arc shape more than before insertion. Therefore, the femur is securely supported by the intramedullary pin 11, and the joint limit of the femur 12 is increased.

【0029】図10は、疾患部の骨を切除した後の骨の
結合や、骨折の治療を行う際に用いられるステープル
に、この発明の生体用材料を適用した例を示している。
図10(a)に示すように、ステープル21は、かすが
いのような役割を果たすコの字形をしており、骨に打込
んで用いられるものである。
FIG. 10 shows an example in which the biomaterial of the present invention is applied to a staple used for joining bones after excision of a diseased part and for treating a fracture.
As shown in FIG. 10 (a), the staple 21 has a U-shape that plays a role of glaze, and is used by being driven into bone.

【0030】ステープル21はこの発明の生体用材料の
一例としてのTi−Ni−Cu系形状記憶合金から構成
されている。ステープル21は、図10(b)に示すよ
うに、体温によってステープル21の両端が内側に屈曲
変形する。つまり、ステープル21は使用直前に氷水中
で冷却され、骨22に装着後の、体温による加熱により
元の形状に戻される。したがって、ステープル21を一
度骨22に打込んだ後は、体の動きによってステープル
21が緩むこともなくなり、永年にわたって骨22の結
合強度を維持することができる。
The staple 21 is made of a Ti-Ni-Cu type shape memory alloy as an example of the biomaterial of the present invention. As shown in FIG. 10B, both ends of the staple 21 are bent and deformed inward by body temperature. That is, the staple 21 is cooled in ice water immediately before use, and is returned to its original shape by being heated by the body temperature after being attached to the bone 22. Therefore, once the staple 21 has been driven into the bone 22, the staple 21 is not loosened by the movement of the body, and the joint strength of the bone 22 can be maintained for many years.

【0031】この発明の生体用材料としての形状記憶合
金は、人工関節用ステムにも応用することが可能であ
る。現在の人工関節はCo−Cr−Mo合金、COP−
1などで作られた金属骨等と高密度ポリエチレンソケッ
トの組み合わせが主流で、人工関節は骨セメント(メチ
ル・メタ・アクリレート)を用いて骨肉に固定されてい
る。しかし、骨セメントには重合熱の影響、残存モノマ
ーの毒性、疲労劣化等の問題があり、また手術後に固定
部の緩みや、異物との刺激反応によって生じる感染の誘
因となる。そこでこの発明の生体用材料をかかる人工関
節として適用すればその極めて高い降伏応力、耐食性か
ら発ガン物質等の生体毒物を発生することはなく、また
疲労劣化による問題も生じない。
The shape memory alloy as a biomaterial of the present invention can be applied to a stem for artificial joints. Current artificial joints are Co-Cr-Mo alloys, COP-
The mainstream is a combination of high-density polyethylene sockets and metal bones made of 1 etc., and artificial joints are fixed to bone meat using bone cement (methyl methacrylate). However, bone cement has the problems of heat of polymerization, toxicity of residual monomers, fatigue deterioration, and the like, which causes infections caused by loosening of the fixed part after surgery and stimulating reaction with foreign substances. Therefore, when the biomaterial of the present invention is applied to such an artificial joint, biotoxic substances such as carcinogens are not generated due to its extremely high yield stress and corrosion resistance, and there is no problem due to fatigue deterioration.

【0032】またこの発明の生体用材料は人工心臓への
応用も可能である。例えば、図11に示すように心臓の
心室を型どった人工心室31を作り、その表面に形状を
記憶させた線状の形状記憶合金32を多数貼り付け、形
状記憶合金の加熱、冷却を電子回路を用いた制御手段に
よって反復させることにより、人工心臓の律動的な収
縮、拡張を繰り返すことが可能となる。
The biomaterial of the present invention can also be applied to an artificial heart. For example, as shown in FIG. 11, an artificial ventricle 31 that is shaped like a ventricle of the heart is created, and a large number of linear shape memory alloys 32 having a shape stored therein are attached to the surface thereof, and heating and cooling of the shape memory alloy are performed electronically. By repeating the control means using a circuit, it becomes possible to repeat the rhythmic contraction and expansion of the artificial heart.

【0033】さらにこの発明の生体用材料は肺塞栓症治
療用の凝結フィルタに適用できる。肺塞栓症は心臓内、
下肢や骨盤静脈に生じた血栓が剥離したのち、血管中を
遊走し肺に移行した場合に生じる。この発明の生体用材
料によってこの大静脈中で遊走する凝結をトラップする
ためのフィルタを形成することができる。このフィルタ
は初め凝結をトラップできるような形状にこの発明の生
体用材料よりなるワイヤを記憶処理し、このワイヤを冷
却し直線に伸ばした状態でカテーテルを用いて大静脈に
挿入する。大静脈に入ったワイヤは体温で加熱され直ち
に元の複雑なトラップ形状になることによって凝結フィ
ルタとして機能する。
Furthermore, the biomaterial of the present invention can be applied to a coagulation filter for treating pulmonary embolism. Pulmonary embolism is in the heart,
It occurs when blood clots in the lower limbs or pelvic veins are detached, then migrate in the blood vessels and migrate to the lungs. The biomaterial of the present invention allows the formation of a filter to trap coagulation that migrates in the vena cava. In this filter, a wire made of the biomaterial of the present invention is first subjected to a memory treatment in a shape capable of trapping coagulation, and the wire is cooled and straightened and then inserted into the vena cava using a catheter. The wire entering the vena cava functions as a coagulation filter by being heated to body temperature and immediately returning to its original complex trap shape.

【0034】小さい骨の骨折治療に用いる接合用ワイヤ
としてこの発明の生体用材料を適用することもできる。
すなわち図12に示すように小さい骨40の骨折部にこ
の発明の生体用材料からなるワイヤ41を巻き付け固定
するようにすれば超弾性機能により絶えず安定した締結
力が骨折部に与えられ大きな治療効果が生じる。
The biomaterial of the present invention can also be applied as a joining wire used for treating fractures of small bones.
That is, as shown in FIG. 12, if the wire 41 made of the biomaterial of the present invention is wound around and fixed to the fractured part of the small bone 40, the superelasticity function gives a constantly stable fastening force to the fractured part, and a great therapeutic effect. Occurs.

【0035】この発明の生体用材料はまた耳小骨の連鎖
に利用することが有効となる。耳の鼓膜のある鼓室に
は、きぬた骨、つち骨、あぶみ骨と呼ばれる耳小骨があ
る。この耳小骨は鼓膜の振動を聴覚神経に伝える機能が
あるが、事故や中耳炎などによって、きぬた骨が破損し
たり、溶けてなくなってしまうことがある。このような
状態になると聴力が非常に悪くなる。この問題に対処す
るためにこれまでは鋼細線を用いて振動を伝える役割を
させていた。ところが鋼細線は形や大きさが予め定まっ
ており、鼓室の入口は非常に狭く、取付が困難で固定も
不確実であった。そこでこれらの欠点を解消するために
この発明の生体用材料を用いることができる。すなわち
この発明の生体用材料に予め種々な形状を記憶させた代
用あぶみ骨等を形成すれば、極めて良好な耳小骨の連鎖
を形成することができる。
The biomaterial of the present invention can be effectively used for the chain of ossicles. In the tympanic chamber of the eardrum, there are ossicles called incus, malleus, and stapes. The ossicles have the function of transmitting the vibration of the eardrum to the auditory nerves, but an accident or otitis media may damage or dissolve the incus bones. In such a state, the hearing ability becomes very bad. In order to deal with this problem, steel wires have been used to transmit vibrations. However, the shape and size of the thin steel wire were predetermined, and the entrance of the tympanic chamber was very narrow, making it difficult to mount and fixing it uncertain. Therefore, in order to eliminate these drawbacks, the biomaterial of the present invention can be used. That is, by forming a substitute stapes or the like in which various shapes are previously stored in the biomaterial of the present invention, an extremely good chain of ossicles can be formed.

【0036】この発明の生体用材料は輸血・採血用注射
針としての適用が有効である。従来から血管の細い患者
からの採血・輸血は細い注射針を使用し、血管内に刺し
てきたが、その直径の細さゆえに単位時間当たりの採血
・輸血量は多くとれないでいた。そこで、この注射針の
部分にTiNi系形状記憶合金パイプを用いて、血管中
に刺して体温加熱により、その直径が予め記憶しておい
た拡大状態に回復して、単位時間当たりの採血・輸血量
を増やすことが出来、患者への肉体的および精神的負担
を軽減できる。
The biomaterial of the present invention is effectively applied as an injection needle for blood transfusion and blood collection. Conventionally, a thin injection needle has been used for blood collection / transfusion from a patient with a thin blood vessel, and the blood vessel has been pierced into the blood vessel. However, due to its thin diameter, a large amount of blood collection / transfusion per unit time cannot be obtained. Therefore, by using a TiNi-based shape memory alloy pipe for this injection needle portion, the blood vessel is pierced into the blood vessel and heated to the body temperature to recover the expanded state in which the diameter is stored in advance, and blood collection / transfusion per unit time is performed. The amount can be increased and the physical and mental burden on the patient can be reduced.

【0037】この発明の生体用材料は尿間拡張用挿入具
としての適用が有効である。腎臓から膀胱、または膀胱
からの尿排出用尿路が炎症や先天的な理由から狭く、体
内の尿が十分に排出されない場合、結石が体内に形成さ
れやすくなる。それを防止して、尿の体外への排出を促
進させるために、TiNi系を始めとする中空型形状記
憶合金コイルまたはパイプを患部に配置して、体内で拡
張させ、その超弾性も利用して生体にしなやかに適合す
る尿管拡張用挿入具として使用する。
The biomaterial of the present invention is effectively applied as an inter-urine dilating insert. If the urinary tract for draining urine from the kidney or the bladder is narrow due to inflammation or congenital reasons, and if urine in the body is not sufficiently discharged, stones are likely to be formed in the body. In order to prevent this and accelerate the excretion of urine to the outside of the body, a hollow shape memory alloy coil or pipe such as TiNi system is placed in the affected area, expanded in the body, and its superelasticity is also utilized. It is used as a ureteral dilator insert that conforms flexibly to the living body.

【0038】この発明の生体用材料は不妊防止用精管お
よび卵管狭窄拡張具としての適用が有効である。先天的
および後天的炎症の後遺症として、生殖器内の精管およ
び卵管が狭くなり、精子および卵子が管内を通過できず
に不妊の原因となっている。そのため、その挟窄部分に
TiNi系を始めとする中空型形状記憶合金コイルまた
はパイプを患部に配置して、体内で拡張させ、その超弾
性も利用して生体にしなやかに適合する生殖管拡張用挿
入具として使用する。
The biomaterial of the present invention is effectively applied as a fertility-preventing vas deferens and tubal stricture dilator. As a sequela of congenital and acquired inflammation, the vas deferens and fallopian tubes in the genital tract are narrowed, causing infertility because sperm and ova cannot pass through the duct. Therefore, a hollow shape memory alloy coil or pipe, such as a TiNi system, is placed in the constricted part in the affected area and expanded in the body, and its superelasticity is also used to flexibly adapt to the living body for reproductive tract expansion. Used as an insert.

【0039】この発明の生体用材料は内視鏡導入用体内
拡張器(ダイレーター)としての適用が有効である。腎
臓、胆嚢、肝臓などの疾患部分の手術除去に対して、最
近、切開せずに体表面から内部に開けた中空穴を通して
内視鏡ガイド下で手術が行われるようになった。しか
し、生体皮膚から内部にわたって穴をあけるものの、生
体の弾力性、復元性のために次第に穴直径は収縮してし
まい、内視鏡的手術が術中に次第に困難になってしまう
ことが多く起こる。そこで、一度開けた生体内部への穴
径を維持させるために、予め大きな内径を記憶処理させ
たTiNi系合金を代表とする形状記憶合金効果および
超弾性効果により生体穴直径を術中にわたって維持させ
ることができる。
The biomaterial of the present invention is effectively applied as an internal dilator for introducing an endoscope. For surgical removal of diseased parts such as the kidney, gallbladder, and liver, surgery has recently been performed under endoscopic guide through a hollow hole opened inside the body surface without making an incision. However, although a hole is made from the skin of the living body to the inside, the elasticity and resilience of the living body gradually reduce the diameter of the hole, and endoscopic surgery often becomes difficult during the operation. Therefore, in order to maintain the diameter of the hole once opened inside the living body, the diameter of the living body hole should be maintained intraoperatively by the shape memory alloy effect and the superelastic effect typified by a TiNi-based alloy in which a large inner diameter is stored in advance. You can

【0040】この発明の生体用材料は避妊リングとして
の適用が有効である。子宮内部に留置するための各種形
状の避妊用リングとして用いることも出来る。耐生体腐
食性が高く安全で、かつ大きな形状記憶効果を有するの
で直線形状で子宮内に挿入しやすく処置が簡単である。
The biomaterial of the present invention is effectively applied as a contraceptive ring. It can also be used as a contraceptive ring of various shapes for placement inside the uterus. Since it has high biocorrosion resistance, is safe, and has a large shape memory effect, it can be easily inserted into the uterus with a linear shape and the treatment is simple.

【0041】この発明の生体用材料はその他急冷凝固形
状記憶材料の大きな超弾性と高い剪断力伝達性を利用し
て、内視鏡操作用力伝達用超弾性ワイヤー、生体内血管
固定、骨固定用ワイヤー、板としての適用が有効であ
る。
The biomaterial of the present invention utilizes the superelasticity and high shearing force transferability of the rapidly solidified shape memory material, and uses the superelastic wire for force transfer for endoscope operation, blood vessel fixation in vivo, bone fixation. Application as a wire or board is effective.

【0042】以下にこの発明にかかる生体用材料の望ま
しい実施例を、図面を参照して説明する。以下の実施例
では形状記憶合金溶湯の急冷凝固法として、回転ロール
を用いた場合に付いて説明する。図1に示す回転急冷凝
固装置を用い、Ar雰囲気中でTiNiCuインゴット
素材をアーク溶解して得た表1に示す組成のTi−Ni
−Cu合金の溶湯10を、高純度Ar雰囲気中で、試料
誘導加熱用コイル11が巻回された石英ノズル12から
直接回転銅ロール13に溶射して、溶湯接触部14にお
いて急速に冷却凝固させて急冷凝固リボン15を得た。
その際、冷却速度を1×102〜1×106℃/secに
設定し、ロール速度を1〜40m/sec、冷却用の回
転銅ロール(直径=200mm)回転速度を100〜4
000rpmとした。得られたTi−Ni−Cu系形状
記憶合金リボンの寸法は、板厚が0.03〜0.6m
m、幅が2.0mm、長さが200mmであった。この
リボンを形状記憶処理し、表2に示す諸特性を評価し
た。
Preferred embodiments of the biomaterial according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following examples, a case where a rotating roll is used will be described as a rapid solidification method for a shape memory alloy melt. Ti-Ni having the composition shown in Table 1 obtained by arc melting a TiNiCu ingot material in an Ar atmosphere using the rotary rapid solidification apparatus shown in FIG.
The molten Cu alloy 10 is directly sprayed onto the rotating copper roll 13 from the quartz nozzle 12 around which the sample induction heating coil 11 is wound in a high-purity Ar atmosphere, and is rapidly cooled and solidified in the molten metal contact portion 14. To obtain a rapidly solidified ribbon 15.
At that time, the cooling speed was set to 1 × 10 2 to 1 × 10 6 ° C./sec, the roll speed was 1 to 40 m / sec, and the rotating copper roll for cooling (diameter = 200 mm) was 100 to 4 in rotation speed.
It was set to 000 rpm. The obtained Ti-Ni-Cu-based shape memory alloy ribbon has a thickness of 0.03 to 0.6 m.
m, the width was 2.0 mm, and the length was 200 mm. The ribbon was subjected to shape memory treatment, and various characteristics shown in Table 2 were evaluated.

【0042】[0042]

【表1】(合金化学組成) [Table 1] (Alloy chemical composition)

【0043】[0043]

【表2】(評価特性および評価条件または評価法) [Table 2] (Evaluation characteristics and evaluation conditions or evaluation methods)

【0044】以上の諸特性の評価結果を図3〜図8に示
す。図3に示されるように、応力増加に対して急冷材料
のヒステリシス曲線は安定で、溶解加工材料のヒステリ
シスループに比べて急冷凝固Ti−Ni−Cu系形状記
憶合金のヒステリシスループは狭くシャープであり、か
つ変態温度差ΔTも小さく保たれ、外部負荷応力に対し
ての特性、機能の安定性が高いといえる。
The evaluation results of the above various characteristics are shown in FIGS. As shown in FIG. 3, the hysteresis curve of the quenched material is stable against increase in stress, and the hysteresis loop of the rapidly solidified Ti—Ni—Cu-based shape memory alloy is narrow and sharp as compared with the hysteresis loop of the melt-processed material. Moreover, the transformation temperature difference ΔT is kept small, and it can be said that the stability of the characteristics and functions against external load stress is high.

【0045】さらに図4、5に示されるように、各変態
点はCu13%前後で313Kと最も低くなる。このデ
ータからTi(50±y,y≦±2at%)−Ni(5
0−y−x)−Cu(xat%)系合金でy成分の調整
若しくは第4元素(Co,Feなど)の添加効果によ
り、さらに室温以下の低温度レベルまで変態点の調整が
可能となれば、生体材料としての応用分野が広範に広が
ることが予測される。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, each transformation point is the lowest at around 313 K at around 13% Cu. From this data, Ti (50 ± y, y ≦ ± 2at%)-Ni (5
In the 0-y-x) -Cu (xat%)-based alloy, the transformation point can be further adjusted to a low temperature level below room temperature by adjusting the y component or adding the fourth element (Co, Fe, etc.). For example, it is expected that the field of application as a biomaterial will spread widely.

【0046】図6、7には、急冷凝固形状記憶合金の一
例としてのTi−Ni系形状記憶合金及びTi−Ni−
Cu系形状記憶合金の耐疲労劣化性を同じく溶解加工材
料と比較して示す。図6中ΔDNはN回目の熱サイクル
での形状記憶変態歪幅を示し、ΔD1は1回目の熱サイ
クルでの形状記憶変態歪幅を示す。またNは熱サイクル
回数、Nfは破断に要した熱サイクル回数であり、N/
Nfは疲労寿命比を示す。図7中L0は最初の基準長を
示し、Uは伸び量を示し、U/L0は伸びひずみ量を示
す。図6に示されるように急冷凝固Ti−Ni−Cu系
形状記憶合金は変態ひずみ量の劣化ΔDN/ΔD1がほぼ
1.0を維持して推移するのに対し、同じく溶解加工材
料は徐々に増大する。また図7に示されるように、急冷
凝固Ti−Ni系形状記憶合金及び急冷凝固Ti−Ni
−Cu系形状記憶合金は繰り返し伸び劣化U/L0がほ
とんど認められないのに対し、同じく溶解加工材料は顕
著な繰り返し伸び劣化を示す。
FIGS. 6 and 7 show a Ti-Ni type shape memory alloy and a Ti-Ni-type as an example of a rapidly solidified shape memory alloy.
The fatigue deterioration resistance of the Cu-based shape memory alloy is also shown in comparison with the melt-processed material. In FIG. 6, ΔD N represents the shape memory transformation strain width in the Nth heat cycle, and ΔD 1 represents the shape memory transformation strain width in the first heat cycle. N is the number of thermal cycles, Nf is the number of thermal cycles required for fracture, and N /
Nf represents a fatigue life ratio. In FIG. 7, L 0 indicates the initial reference length, U indicates the elongation amount, and U / L 0 indicates the elongation strain amount. As shown in FIG. 6, in the rapidly solidified Ti-Ni-Cu-based shape memory alloy, the deterioration of the transformation strain ΔD N / ΔD 1 changes and maintains approximately 1.0, while the melt-processed material gradually increases. Increase to. Further, as shown in FIG. 7, the rapidly solidified Ti-Ni-based shape memory alloy and the rapidly solidified Ti-Ni are used.
In the Cu-based shape memory alloy, almost no repeated elongation deterioration U / L 0 is observed, whereas the melt-processed material also shows remarkable repeated elongation deterioration.

【0047】図8は、本実施例のTi−Ni−Cu系形
状記憶合金につき、塩酸(1N/HCl)中での分極曲
線を測定したものである。図示されるように、各分極曲
線の最下点、いわゆる自然電極電位レベルで比較しても
従来の溶解加工材に比べて耐食性は100倍から1万倍
程度の大幅な向上が可能なことが理解される。
FIG. 8 shows the polarization curve of the Ti—Ni—Cu type shape memory alloy of this example measured in hydrochloric acid (1N / HCl). As shown in the figure, even if the lowest point of each polarization curve, that is, the so-called natural electrode potential level is compared, the corrosion resistance can be greatly improved by 100 times to 10,000 times as compared with the conventional melt processed material. To be understood.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る生
体用材料によれば、つぎのような効果が得られる。
As described above, according to the biomaterial according to the present invention, the following effects can be obtained.

【0049】1.形状記憶現象を示す合金系溶湯を急冷
凝固させて得られる形状記憶材料を生体材料に適用した
ので、外的付加応力に対しても安定で大きな変態ひずみ
が発現され、また、生体装着時の軽量化、違和感が低減
させられ、従来よりも医療の安全性、信頼性を高めるこ
とができる、
1. Since a shape memory material obtained by rapidly solidifying alloy-type molten metal exhibiting a shape memory phenomenon was applied to a biomaterial, stable and large transformation strain was exhibited even with external added stress, and it was lightweight when attached to a living body. , The feeling of discomfort is reduced, and the safety and reliability of medical care can be improved more than before.

【0050】2.生体用材料を、Ti−Ni−Cu系等
の形状記憶現象を有する合金系の溶湯を急冷凝固させて
得られる形状記憶合金から構成したので、繰り返し使用
による機能劣化が大幅に減少(1/10程度)される。
2. Since the biomaterial is composed of a shape memory alloy obtained by quenching and solidifying an alloy-based molten metal having a shape memory phenomenon such as Ti-Ni-Cu, functional deterioration due to repeated use is significantly reduced (1/10). Degree).

【0051】3.この発明の生体用材料によれば、酸化
雰囲気(1N−HCl)塩酸中での耐食性が大幅に向上
(100〜1万倍)されることから、生体内長期埋め込
みによる腐食生成物などによる生体内での発ガン物質の
発生等が防止されるという優れた利点がある。
3. According to the biomaterial of the present invention, the corrosion resistance in an oxidizing atmosphere (1N-HCl) hydrochloric acid is significantly improved (100 to 10,000 times). There is an excellent advantage that the generation of carcinogens in the field is prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明に適用される急冷凝固形状記憶合金
を得るために用いられる急冷凝固装置の模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a rapid solidification apparatus used to obtain a rapidly solidified shape memory alloy applied to the present invention.

【図2】 形状記憶合金溶湯の急冷速度変化に伴う金属
組織の変化を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing changes in the metal structure of a shape memory alloy melt with changes in the quenching rate.

【図3】 この発明に適用される急冷凝固材料と、従来
の溶解・加工材料の各負荷応力下での形状記憶変態ひず
み〜温度ヒステリシス曲線を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a shape memory transformation strain-temperature hysteresis curve of a rapidly solidified material applied to the present invention and a conventional melting / working material under each load stress.

【図4】 この発明に適用される急冷凝固Ti−Ni−
Cu系形状記憶合金についてCu添加量を変化させたと
きの形状記憶変態ひずみ〜温度ヒステリシス曲線の変化
を示す図である。
FIG. 4 is a rapid solidification Ti—Ni— applied to the present invention.
It is a figure which shows the change of a shape memory transformation strain-temperature hysteresis curve when changing the addition amount of Cu about Cu type shape memory alloy.

【図5】 この発明に適用される急冷凝固Ti−Ni−
Cu系形状記憶合金についてCu添加量を変化させたと
きの形状記憶変態温度の変化を示す図である。
FIG. 5: Rapid solidification Ti—Ni— applied to the present invention
It is a figure which shows the change of shape memory transformation temperature when changing the addition amount of Cu about Cu type shape memory alloy.

【図6】 繰り返し使用(熱疲労)に対する形状記憶効
果の劣化度合いをこの発明に適用される急冷凝固材料と
比較例の溶解・加工材料で比較して示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the degree of deterioration of the shape memory effect with repeated use (thermal fatigue) in comparison with the rapidly solidified material applied to the present invention and the melting / processing material of the comparative example.

【図7】 繰り返し使用(熱疲労)に対する形状記憶効
果の劣化度合いをこの発明に適用される急冷凝固材料と
比較例の溶解・加工材料で比較して示す別の図である。
FIG. 7 is another diagram showing the degree of deterioration of the shape memory effect due to repeated use (thermal fatigue) in comparison with the rapidly solidified material applied to the present invention and the melting / processing material of the comparative example.

【図8】 この発明に適用されるTi−Ni−Cu系形
状記憶合金の塩酸(1N/HCl)中での分極曲線を示
す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a polarization curve of a Ti—Ni—Cu-based shape memory alloy applied to the present invention in hydrochloric acid (1N / HCl).

【図9】 この発明に係る生体用材料を医療分野におけ
る髄内ピンに適用した例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example in which the biomaterial according to the present invention is applied to an intramedullary pin in the medical field.

【図10】 この発明に係る生体用材料を医療分野にお
ける骨折治療用ステープルに適用した例を示す図であ
る。
FIG. 10 is a view showing an example in which the biomaterial according to the present invention is applied to a staple for treating bone fracture in the medical field.

【図11】 この発明に係る生体用材料を医療分野にお
ける人工心臓に適用した例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example in which the biomaterial according to the present invention is applied to an artificial heart in the medical field.

【図12】 この発明に係る生体用材料を医療分野にお
ける耳小骨の連鎖に適用した例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example in which the biomaterial according to the present invention is applied to a chain of ossicles in the medical field.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 試料誘導加熱用コイル 2 石英ノズル 3 回転Cuロール 4 溶湯接触部 5 急冷凝固リボン 11 生体用材料としての髄内ピン 21 生体用材料としてのステープル 1 Sample Induction Heating Coil 2 Quartz Nozzle 3 Rotating Cu Roll 4 Molten Metal Contact Part 5 Rapidly Solidified Ribbon 11 Intramedullary Pin as Biomaterial 21 Staple as Biomaterial

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古屋 泰文 宮城県仙台市青葉区三条町14−1−33 (72)発明者 棚橋 善克 宮城県仙台市太白区八木山香澄町10ー26 (72)発明者 増本 健 宮城県仙台市青葉区上杉三丁目8−22 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Yasufumi Furuya, 14-1-33 Sanjo-cho, Aoba-ku, Sendai-shi, Miyagi (72) Inventor Yoshikatsu Tanahashi 10-26 (72) Kasumi-cho, Yagiyama, Taihaku-ku, Sendai-shi, Miyagi ) Inventor Ken Masumoto 3-8-22, Uesugi, Aoba-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 生体の患部を治療する際に用いられる生
体用材料において、形状記憶現象を示す合金系溶湯を急
冷凝固させて得られる形状記憶材料を用いることを特徴
とする生体用材料。
1. A biomaterial for use in treating an affected part of a living body, which is characterized by using a shape memory material obtained by rapidly solidifying alloy-type molten metal exhibiting a shape memory phenomenon.
【請求項2】 前記形状記憶現象を示す合金系溶湯を急
冷凝固させるにあたりその冷却速度を102〜106℃/
secとする請求項1に記載した生体用材料。
2. A cooling rate of 10 2 to 10 6 ° C./when rapidly solidifying the alloy-based molten metal exhibiting the shape memory phenomenon
The biomaterial according to claim 1, wherein the biomaterial is sec.
【請求項3】 生体の患部を治療する際に用いられる生
体用材料において、Ti−Ni系合金溶湯を急冷凝固さ
せて得られるTi−Ni系形状記憶合金を用いることを
特徴とする生体用材料。
3. A biomaterial used for treating an affected part of a living body, characterized by using a Ti—Ni-based shape memory alloy obtained by rapidly solidifying molten Ti—Ni alloy. .
【請求項4】 生体の患部を治療する際に用いられる生
体用材料において、Ti(50±y,y≦±2at%)
−Ni(50−y−x)−Cu(xat%)系合金溶湯
を急冷凝固させて得られるTi−Ni−Cu系形状記憶
合金を用いることを特徴とする生体用材料。
4. A biomaterial used for treating an affected part of a living body, wherein Ti (50 ± y, y ≦ ± 2 at%)
A biomaterial, comprising a Ti-Ni-Cu-based shape memory alloy obtained by rapidly solidifying a -Ni (50-y-x) -Cu (xat%)-based alloy melt.
【請求項5】 形状記憶現象を有する合金系溶湯を回転
ロール法により急冷凝固させるにあたり回転ロール速度
すなわち冷却速度を1〜50m/secとする請求項1
または請求項3または請求項4に記載した生体用材料。
5. The rotating roll speed, that is, the cooling speed is set to 1 to 50 m / sec when the molten alloy system having a shape memory phenomenon is rapidly solidified by the rotating roll method.
Alternatively, the biomaterial according to claim 3 or 4.
【請求項6】 Cuの含有量xが0<x≦20at%で
ある請求項4に記載した生体用材料。
6. The biomaterial according to claim 4, wherein the Cu content x is 0 <x ≦ 20 at%.
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US7947135B2 (en) 2007-03-26 2011-05-24 Mx Orthopedics Corp. Proximally self-locking long bone prosthesis

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