医療・福祉器具構成用高生体融合機能性合金の創製

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555231
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 新家 光雄 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (50126942)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡部 道夫 大同特殊鋼, 技術研究所, チーム長 ; 川上 紀明 名城病院, 整形外科, 医長 ; 福井 壽男 愛知学院大学, 歯学部, 助教授 (50090147)
• Keywords: 生体用チタン合金 / ベータ型チタン合金 / 合金設計 / 加工熱処理 / 擬似生体内環境 / 腐食磨耗特性 / 医療・福祉

Research Abstract

毒性の指摘のない元素であるNb,Ta,Zr,MoあるいはSnを構成元素とする医療福祉器具構成用の高生体融合性β型チタン合金の設計を行い,Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金の組成を決定した。この他,ZrをMoあるいはSnで置き換えた生体用β型チタン合金の設計も行った。特に,Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金については,実用サイズインゴットを溶製し,熱間鍛造,冷間加工,熱処理を施した。その基本的機械的性質を評価したところ,生体用材料に要求される機械的特性を十分満足することがわかった。従来の生体用チタン合金よりも弾性率を低くすることができ,骨の弾性率により近い合金とすることができた。本合金は,加工および熱処理の組合せによる加工熱処理にて,さらに力学特性を向上させることが可能であることも判明した。疑似生体内環境での本合金の摩擦特性についても検討したところ,相手材によって,磨耗特性が変化することがわかった。相手材がZrO_2である場合,本合金の磨耗特性は,従来の生体用チタン合金であるTi-6Al-4V ELIに比べて,より優れることを明らかとした。

Research Products

• [Publications] D.Kuroda et al.: "Design and Mechanical Properties of New β Type Titanium Alloys for Implant Materials" Materials Science and Engineering. A243. 244-249 (1998)
• [Publications] M.Niinomi: "Mechanical Properties of Biomedical Titanium Alloys" Materials Science and Engineering. A243. 231-236 (1998)
• [Publications] T.Akahori et al.: "Fracture Characteristics of Fatigued Ti-6Al-4V ELI as an Implant Material" Materials Science and Engineering. A243. 237-243 (1998)
• [Publications] M.Niinomi et al.: "Development of β Type Titanium Alloys for Hard Tissue Replacing Materials" Proc.SSAM-4. 365-368 (1998)
• [Publications] 赤堀俊和ら: "Ti-6Al-7Nb合金の微小疲労き裂の発生および進展特性に及ぼすミクロ組織の影響" 日本金属学会誌. 62巻10号. 952-960 (1998)
• [Publications] 新家光雄: "生体用β型チタン合金の開発" まてりあ. 37巻10号. 843-846 (1998)
• [Publications] F.H.Fores.P.G.Allen and M.Niinomi: "Non-Aerospace Applications of Titanium" TMS, 362 (1998)