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2017 Fiscal Year Annual Research Report

生体吸収性ステント用LPSO型急冷マグネシウム合金の創製

Research Project

Project/Area Number 16H02404
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

河村 能人  熊本大学, 先進マグネシウム国際研究センター, 教授 (30250814)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 新留 琢郎  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (20264210)
眞山 剛  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (40333629)
山崎 倫昭  熊本大学, 先進マグネシウム国際研究センター, 准教授 (50343885)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Keywordsマグネシウム / ステント / LPSO / 医療機器 / 急速凝固粉末冶金
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、生体吸収性LPSO型Mg合金を開発し、その超塑性特性評価とステント網目デザインというステント加工技術の基礎データを取得して、具体的なステント加工技術開発と大型動物試験による実用可能性実証に展開することにある。平成29年度では、1「合金・プロセス設計」、2「超塑性特性評価」、3「ステント網目デザイン」、4「生体吸収性/適合性評価」の項目を実施した。
(1) 合金・プロセス設計:ステントとしての使用に耐えうる強度と延性、生体環境中での高い耐食性を実現するためにLPSO相の体積分率を変えた合金組成の急冷Mg-Zn-Y合金を作製し、機械的性質、耐食性の評価を実施した。ZnとYの添加量を従来の半分以下に希薄化したLPSO型急冷Mg-Zn-Y合金で、降伏強度310 MPa以上と伸び15%以上の引張特性を示し、pH7.4に制御したHBSS中においても良好な耐食性を示した。
(2) 超塑性特性評価:LPSO型急冷Mg合金は、比較的高い歪み速度において伸び800%以上を示す優れた高速超塑性特性を発現することが明らかとなった。
(3) ステント網目デザイン:Mg合金の微視的変形機構を考慮した結晶塑性有限要素法によるステントの変形解析手法を構築し、ステントの周期的な網目構造の単位構造を用いて,形状と変形の一様性の関係を数値的に調査した。さらに初期集合組織が変形の一様性に及ぼす影響についても検討した。
(4) 生体吸収性/適合性評価:様々な組成のLPSO型急冷Mg-Zn-Y合金をラットに埋め込み、生体吸収性/適合性に最適な合金組成設計を検討した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

(1) 合金・プロセス設計:添加元素を希薄化したLPSO型急冷Mg合金は、強度と延性を両立した機械的性質を有しており、生体環境を模した条件下でも良好な耐食性を示し、合金組成探査は順調に進んでいる。
(2)超塑性特性評価: LPSO型急冷Mg合金は800%以上の延性を示す温度と歪み速度領域が明らかになりつつある。
(3)ステント網目デザイン: Mg合金をステントに加工する際の変形解析手法を構築し、ステントの周期的な網目構造の単位構造を用いて、形状と変形の一様性の関係を数値的に調査が進んでいる。
(4) 生体吸収性・適合性評価:ラットへの埋め込み試験結果から生体吸収性/適合性に最適な合金設計指針が明らかになりつつある

Strategy for Future Research Activity

(1) 合金・プロセス設計:希薄LPSO型急冷Mg-Zn-Y合金に第四元素、第五元素添加することでさらなる機械的性質と耐食性の向上を目指す。
(2) 超塑性特性評価:新規に開発したLPSO型急冷Mg合金の超塑性特性について引き続き、歪み速度依存性などを調査する。
(3) ステント網目デザイン:引き続き変形解析手法を構築、初期結晶配向性がLPSO型急冷Mg合金の加工性に及ぼす影響を調査する。
(4) 生体吸収性/適合性評価:合金・プロセス設計チームから新たに開発されてくる新規合金について、水中での分解試験、マウスへの埋め込み実験などで分解性・生体適合性を評価し、合金素材とステントとしての機能について検討を行う。

  • Research Products

    (38 results)

All 2018 2017

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 5 results) Presentation (31 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 12 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Optimized polymer coating for magnesium alloy-based bioresorbable scaffolds for long-lasting drug release and corrosion resistance2018

    • Author(s)
      Xu Wei、Yagoshi Kai、Koga Yuki、Sasaki Makoto、Niidome Takuro
    • Journal Title

      Colloids and Surfaces B: Biointerfaces

      Volume: 163 Pages: 100~106

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2017.12.032

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transition to long period stacking ordered structures in Mg 85 Gd 9 Zn 6 alloys from amorphous ribbons examined by synchrotron radiation scattering: Comparison with Mg 85 Y 9 Zn 6 alloys2017

    • Author(s)
      Okuda Hiroshi、Yamasaki Michiaki、Kawamura Yoshihito
    • Journal Title

      Scripta Materialia

      Volume: 139 Pages: 26~29

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.scriptamat.2017.06.013

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Lip Formation and Ejecta from LPSO-type Magnesium Alloy Plates in Hypervelocity Impact2017

    • Author(s)
      Nishida Masahiro、Ishida Kaito、Kodama Fumiya、Hayashi Koichi、Akahoshi Yasuhiro、Hokamoto Kazuyuki、Kawamura Yoshihito
    • Journal Title

      Procedia Engineering

      Volume: 173 Pages: 65~72

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.proeng.2016.12.024

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Impurity effects in the microscopic elastic properties of polycrystalline Mg-Zn-Y alloys with a synchronized long-period stacking ordered phase2017

    • Author(s)
      Hosokawa S.、Kimura K.、Yamasaki M.、Kawamura Y.、Yoshida K.、Inui M.、Tsutsui S.、Baron A.Q.R.、Kawakita Y.、Itoh S.
    • Journal Title

      Journal of Alloys and Compounds

      Volume: 695 Pages: 426~432

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2016.10.266

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Plasticity and crack extension in single-crystalline long-period stacking ordered structures of Mg 85 Zn 6 Y 9 alloy under micro-bending2017

    • Author(s)
      Mine Yoji、Maezono Ryo、Mayama Tsuyoshi、Wu Jing、Chiu Yu Lung、Bowen Paul、Takashima Kazuki
    • Journal Title

      Journal of Alloys and Compounds

      Volume: 718 Pages: 433~442

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2017.05.192

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Impact of grain shape on the micromechanics-based extraction of single-crystalline elastic constants from polycrystalline samples with crystallographic texture2017

    • Author(s)
      Tane Masakazu、Yamori Keisuke、Sekino Tohru、Mayama Tsuyoshi
    • Journal Title

      Acta Materialia

      Volume: 122 Pages: 236~251

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.actamat.2016.09.040

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Mechanical Properties of LPSO-type High Strength Magnesium Alloys2017

    • Author(s)
      Kawamura Yoshihito
    • Organizer
      The 2nd Symposium on Failure Analysis and Inspections for Materials and Products of ASEAN Countries
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] R&D Trends of LPSO-type Magnesium Alloys2017

    • Author(s)
      Kawamura Yoshihito
    • Organizer
      The 3d International Workshop on the Structure and Mechanisms of Plasticity of Advanced Magnesium Alloys and Related Materials
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Evolution of LPSO Structure to Mille-feuille Structure in High Strength Magnesium Alloys2017

    • Author(s)
      Kawamura Yoshihito
    • Organizer
      The 6th International Conference on Magnesium
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] KUMADAIマグネシウム合金の機能と航空機分野における可能性2017

    • Author(s)
      河村 能人
    • Organizer
      日本航空宇宙学会 学術講演会「西部支部講演会」
    • Invited
  • [Presentation] LPSO型マグネシウム合金の開発とミルフィーユ材料への展開2017

    • Author(s)
      河村 能人
    • Organizer
      日本金属学会 第27回学生による材料フォーラム
    • Invited
  • [Presentation] 日本発の新合金~KUMADAIマグネシウム合金~2017

    • Author(s)
      河村 能人
    • Organizer
      第31回全国材料技術教育研究会
    • Invited
  • [Presentation] 軽量化革命!燃えないマグネシウムが世界を変える2017

    • Author(s)
      河村 能人
    • Organizer
      Innovation Japan 2017
    • Invited
  • [Presentation] マグネシウム新時代の到来~進化するKUMADAIマグネシウム合金2017

    • Author(s)
      河村 能人
    • Organizer
      高機能素材Week 専門技術セミナー
    • Invited
  • [Presentation] 日本発の新合金~KUMADAIマグネシウム合金~2017

    • Author(s)
      河村 能人
    • Organizer
      愛知県幸田町姉妹都市提携記念講演
    • Invited
  • [Presentation] LPSO型Mg-Zn-Y-Al-La合金の押出条件が加工発熱量や組織に 及ぼす影響2017

    • Author(s)
      諏澤和葉,井上晋一,金鍾鉉,河村能人,宮永倫正,河部 望
    • Organizer
      日本軽金属学会2017年(第132回)春季講演大会
  • [Presentation] Mg 単結晶溶解挙動の結晶方位依存性に影響を及ぼす諸因子2017

    • Author(s)
      古田智, 萩原幸司, 大久保政欣, 中野貴由, 山崎倫昭
    • Organizer
      日本金属学会2017年(第161回)秋期講演大会
  • [Presentation] Mg97Zn1Yb2における 5 GPa 下での 4 周期,6 周期 LPSLの合成条件2017

    • Author(s)
      塚本亮太, 山下賢哉, 平岡慎一朗, 松下正史, 新名亨, 山崎倫昭, 河村能人, 阿部英司
    • Organizer
      日本金属学会2017年(第161回)秋期講演大会
  • [Presentation] LPSO からなる Mg85Zn6Y9の機械特性への圧縮場の影響2017

    • Author(s)
      明徳昌志, 大庭拓也, 松下正史, 内山直美, 大藤弘明, 山崎倫昭, 河村能人
    • Organizer
      日本金属学会2017年(第161回)秋期講演大会
  • [Presentation] XAFSによるMg85Y9Zn6-LPSO構造におけるクラスターの局所構造解析2017

    • Author(s)
      近都康平, 杉野智裕, 奥田浩司, 田渕雅夫, 君塚肇, 山崎倫昭, 河村能人
    • Organizer
      日本金属学会2017年(第161回)秋期講演大会
  • [Presentation] Mg89Zn4Y7合金一方向凝固材における Mg /LPSO 相境界ddeの キンク変形挙動2017

    • Author(s)
      松本翼, 山崎倫昭, 萩原幸司, 河村能人
    • Organizer
      日本金属学会2017年(第161回)秋期講演大会
  • [Presentation] LPSO 相基 Mg89Zn4Y7合金の押出比に依存した塑性挙動変化2017

    • Author(s)
      李自宣, 萩原幸司, 中野貴由, 山崎倫昭, 河村能人
    • Organizer
      日本金属学会2017年(第161回)秋期講演大会
  • [Presentation] LPSO型Mg97Zn1Y2合金チップ固化成形材の超塑性特性2017

    • Author(s)
      諏澤和葉, 井上晋一, 河村能人, 山崎倫昭, 吉田克仁, 河部望
    • Organizer
      日本軽金属学会2017年(第133回)秋季講演大会
  • [Presentation] Mg-Zn-Y 合金急速凝固薄帯固化成形材の高速超塑性2017

    • Author(s)
      淵上誠吾, 山崎倫昭, 河村能人
    • Organizer
      日本金属学会2017年(第161回)秋期講演大会
  • [Presentation] 急冷 Mg-Zn-Y 合金の破壊靭性と微細組織の関係2017

    • Author(s)
      山崎倫昭, 幸口祐大, 西本宗矢, 井上晋一 , 河村能人
    • Organizer
      日本金属学会2017年(第161回)秋期講演大会
  • [Presentation] 長周期積層構造型Mg-Zn-Y合金押出材の異方性が腐食挙動に 及ぼす影響2017

    • Author(s)
      山崎倫昭, UQ A.Atrens, Z.Shi, 河村能人
    • Organizer
      日本軽金属学会2017年(第133回)秋季講演大会
  • [Presentation] Crystal Plasticity Analysis of Compressive Loading Behavior of Extruded LPSO-type Mg-Zn-Y Alloy2017

    • Author(s)
      T. Mayama
    • Organizer
      KSME-JSME Symposium
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] LPSO型Mg-Zn-Y合金の結晶塑性解析2017

    • Author(s)
      眞山 剛
    • Organizer
      大橋鉄也先生記念シンポジウム「金属塑性の理解とモデリング」
    • Invited
  • [Presentation] 結晶塑性解析の実験力学への応用2017

    • Author(s)
      眞山 剛
    • Organizer
      高性能マグネシウム合金創成加工研究会
    • Invited
  • [Presentation] 結晶塑性有限要素解析手法の紹介と軽金属への展開2017

    • Author(s)
      眞山 剛
    • Organizer
      第97回 軽金属学会 九州支部例会
    • Invited
  • [Presentation] Mg 基 LPSO 構造の形成過程と安定性評価への X 線その 場測定法の応用2017

    • Author(s)
      奥田浩司, 山崎倫昭, 河村能人, 木村 滋
    • Organizer
      日本金属学会2017年(第161回)秋期講演大会
  • [Presentation] 高圧処理された Mg85Zn6Y9の fcc /hcp 二相組織からの LPSO 形成過程2017

    • Author(s)
      松下正史, 長田貴史, Jozef Bednarcik, 西山宣正, 飯久保智, 山崎倫昭, 入舩徹男, 河村能人
    • Organizer
      日本金属学会2017年(第161回)秋期講演大会
  • [Presentation] アモルファス MgZnY 合金からの LPSO 形成過程の組成依存性2017

    • Author(s)
      安岡佑樹, 東森稜, 奥田浩司, 山崎倫昭, 河村能人
    • Organizer
      日本金属学会2017年(第161回)秋期講演大会
  • [Presentation] Mg LPSO 合金の電子構造2017

    • Author(s)
      細川 伸也, Jens R. Stellhorn, 小林健太郎, 丸山健二, 山崎倫昭, 河村能人, 佐藤仁
    • Organizer
      日本金属学会2017年(第161回)秋期講演大会
  • [Presentation] Dislocation configuration in low angle kink boundaries formed in a single crystalline long- period stacking ordered Mg85Zn6Y9 alloy under bending: Part 22017

    • Author(s)
      山崎倫昭, 松本翼, 萩原幸司, 河村能人
    • Organizer
      The 3d International Workshop on the Structure and Mechanisms of Plasticity of Advanced Magnesium Alloys and Related Materials
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Influence of microstructure and texture to the plastic deformation behavior of LPSO-phase based alloys2017

    • Author(s)
      萩原幸司, 李自宣, 中野貴由, 山崎倫昭, 河村能人
    • Organizer
      The 3d International Workshop on the Structure and Mechanisms of Plasticity of Advanced Magnesium Alloys and Related Materials
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] LPSO相基Mg89Zn4Y7合金の塑性変形挙動2017

    • Author(s)
      萩原幸司, 李自宣, 中野貴由, 山崎倫昭, 河村能人
    • Organizer
      日本軽金属学会2017年(第133回)秋季講演大会
  • [Book] LPSO型マグネシウム合金の材料科学 実用段階に入った日本発の新合金2018

    • Author(s)
      河村 能人、相澤 一也、古原 忠、東田 賢二
    • Total Pages
      224
    • Publisher
      日経BPコンサルティング
    • ISBN
      978-4-86443-128-6

URL: 

Published: 2018-12-17  

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