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JPH08131532A - Tightening titanium wire for living body and manufacturing method thereof - Google Patents

Tightening titanium wire for living body and manufacturing method thereof

Info

Publication number
JPH08131532A
JPH08131532A JP7042605A JP4260595A JPH08131532A JP H08131532 A JPH08131532 A JP H08131532A JP 7042605 A JP7042605 A JP 7042605A JP 4260595 A JP4260595 A JP 4260595A JP H08131532 A JPH08131532 A JP H08131532A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
less
ppm
fastening
living body
titanium wire
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP7042605A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3011325B2 (en
Inventor
Susumu Sawada
進 澤田
Takeo Ohashi
建夫 大橋
Takeaki Shimada
毅昭 島田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eneos Corp
Original Assignee
Japan Energy Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Energy Corp filed Critical Japan Energy Corp
Priority to JP7042605A priority Critical patent/JP3011325B2/en
Priority to US08/526,612 priority patent/US5849417A/en
Priority to EP95114265A priority patent/EP0700685A3/en
Publication of JPH08131532A publication Critical patent/JPH08131532A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3011325B2 publication Critical patent/JP3011325B2/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 生体内で人骨や人工骨の締結などに使用さ
れ、手術中に容易にかつ強固に締結でき、また生体内で
の安全性の高い生体用締結チタンワイヤーを得る。 【構成】 生体用締結チタンワイヤーは、ガス成分であ
る酸素300ppm以下、水素130ppm以下、窒素
200ppm以下、炭素400ppm以下、かつガス成
分を除く不純物が100ppm以下、残部チタンから構
成され、その製造方法としては最終冷間伸線加工後、4
00℃〜900℃で5秒〜5時間焼鈍することからな
る。
(57) [Summary] [Purpose] To obtain a titanium wire for living body, which is used for fastening human bones and artificial bones in vivo, can be easily and firmly fastened during surgery, and has high safety in vivo. . [Structure] The fastening titanium wire for living body is composed of a gas component of 300 ppm or less of oxygen, 130 ppm or less of hydrogen, 200 ppm or less of nitrogen, 400 ppm or less of carbon, 100 ppm or less of impurities excluding gas components, and the balance of titanium. Is 4 after the final cold drawing
It consists of annealing at 00 ° C to 900 ° C for 5 seconds to 5 hours.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は生体内で、例えば人骨の
締結などに使用される生体用締結チタンワイヤーおよび
その製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a living body fastening titanium wire used for fastening human bones in a living body and a method for producing the same.

【0002】このようなチタンワイヤーは、手術中に容
易にかつ強固に締結でき、また生体内での安全性の高い
ことが必要とされるが、本発明は以下に述べるように、
このような目的に適した優れたチタンワイヤーを提供す
る。
[0002] Such a titanium wire is required to be easily and firmly fastened during surgery and to be highly safe in vivo, but the present invention is as described below.
An excellent titanium wire suitable for such a purpose is provided.

【0003】[0003]

【従来の技術】近年、整形外科あるいは口腔外科の分野
などにおいて、人工骨や人工歯根などを生体に埋め込む
ことが行われている。特に、骨損傷に至った場合には、
損傷を受けた箇所に人工骨を埋設したり、骨が回復する
まで補強または固定したりする。また、脊椎手術などで
は骨の移植などが行われている。
2. Description of the Related Art In recent years, in the fields of orthopedic surgery and oral surgery, artificial bones, artificial tooth roots, etc. have been implanted in a living body. Especially when it comes to bone damage,
Embed artificial bone in the damaged area or reinforce or fix it until the bone is healed. Bone transplantation is also performed in spinal surgery.

【0004】一般に、このような人工骨または関節材に
はステンレス鋼やクロムーコバルト系材料が多く使用さ
れている。しかし、ステンレス鋼は人工関節置換術後に
悪性腫瘍の合併をみたという報告が少なからずあり、最
近生体内における毒性のある金属イオンの溶出が問題視
されてきた。
In general, stainless steel and chrome-cobalt materials are often used for such artificial bones or joint materials. However, there have been many reports that stainless steel was associated with malignant tumors after artificial joint replacement, and elution of toxic metal ions in vivo has recently been regarded as a problem.

【0005】ステンレス鋼は上記のように一般に耐食性
材料と言われているが、手術や使用中のステンレス鋼自
体の傷の発生によって表面の耐食性皮膜(不働態膜)が
部分的に破壊され、通常、大気中ならばその不働態膜が
急速に再生するのであるが、体内では酸素分圧が低いた
め、長期にわたって生地が露出し、ステンレス鋼の主要
添加成分元素であるニッケルなどの金属イオンが溶出し
ている可能性もある。金属ニッケル自身はアレルギーま
たは発癌性物質としての毒性を持つという報告がなされ
ている。
As mentioned above, stainless steel is generally said to be a corrosion resistant material, but the corrosion resistant film (passive film) on the surface is partially destroyed due to the occurrence of scratches on the stainless steel itself during surgery and use, and In the atmosphere, the passive film rapidly regenerates, but due to the low oxygen partial pressure in the body, the dough is exposed for a long time and metal ions such as nickel, which is the main additive element element of stainless steel, elutes. It is possible that It has been reported that metallic nickel itself has toxicity as an allergic or carcinogenic substance.

【0006】以上の外、体内に埋設される金属として
は、骨相互または骨と人工骨または移植骨などの固定ま
たは補強のために、金属製のワイヤーが使用される。こ
の金属製ワイヤーとしては、やはり強度が高いという特
徴を活かし、ステンレス鋼製ワイヤーが多く用いられて
いる。しかし、先に述べた金属性人工骨との間でガルバ
ニック腐食が発生し、金属イオンの溶出がより起こりや
すくなるという危険がある。このような問題が発生して
きていることから、生体用締結ワイヤーとして次のよう
な性質が要求されるようになってきている。
As the metal to be embedded in the body as described above, a metal wire is used for fixing or reinforcing bones or bones and artificial bones or transplanted bones. As the metal wire, stainless steel wire is often used because of its high strength. However, there is a risk that galvanic corrosion will occur between the above-mentioned metallic artificial bone and the elution of metal ions will occur more easily. Due to the occurrence of such problems, the following properties are required for the living body fastening wire.

【0007】生体適合性 細胞毒性を示さないことまたはそれ自体毒性を持たない
こと 金属イオンとなって溶出しないこと 生体組織との適合性がよいこと 発癌性および抗原性がないこと 代謝異常を起こさないこと 血液凝固または溶血を起こさないこと
Biocompatibility No cytotoxicity or no toxicity per se Not elution as metal ion Good compatibility with living tissue No carcinogenicity or antigenicity No metabolic abnormality Do not cause blood coagulation or hemolysis

【0008】機械的性質 適度な静的強度および延性をもつこと 充分な疲労強度をもつことMechanical properties Having appropriate static strength and ductility Having sufficient fatigue strength

【0009】[0009]

【発明が解決しょうとする課題】以上のような問題があ
ることから、毒性をもつ金属またはそれを成分として含
有する合金材料を用いることが忌避されるようになって
きた。
Because of the problems as described above, it has come to be avoided to use a toxic metal or an alloy material containing the toxic metal as a component.

【0010】このようなことからステンレス鋼やクロム
ーコバルト系材料に替わる材料として、耐食性に優れか
つより軽量であるチタン材に着目するようになってき
た。
As a result, a titanium material, which has excellent corrosion resistance and is lighter in weight, has come to be paid attention as a material replacing stainless steel and chromium-cobalt materials.

【0011】このチタン材は純チタンとチタン合金に大
きく分けられる。純チタンは酸素量により強度が変化
し、JIS規格では酸素量の低いものから1種〜3種に
分けられて規定されている。
This titanium material is roughly classified into pure titanium and titanium alloy. The strength of pure titanium varies depending on the amount of oxygen, and the JIS standard specifies that the titanium has a low oxygen content and is classified into 1 to 3 types.

【0012】一方、チタン合金はV、Mo、Fe、Cr
などのβ安定化元素の増加に従い、室温までβ相が存在
するようになるが、このβ相の有無によってα型、α−
β型及びβ型の3種に分類される。チタン合金は中でも
医療用としてTi−6Al−4Vが知られている。これ
はアメリカASTMおよびISO規格に外科用インプラ
ント材料として規定されているものである。しかし、こ
の合金は単独で用いると強い細胞毒性を示すと言われて
いるVが含まれているため、その危険性を指摘する研究
者もおり、このためVフリーの生体用チタン合金の開発
も行われている。
On the other hand, titanium alloys include V, Mo, Fe and Cr.
As the β-stabilizing element increases, the β-phase will exist up to room temperature, but depending on the presence or absence of this β-phase, α-type, α-
It is classified into β type and β type. Among the titanium alloys, Ti-6Al-4V is known for medical use. It is defined as a surgical implant material in American ASTM and ISO standards. However, this alloy contains V, which is said to exhibit strong cytotoxicity when used alone, and some researchers have pointed out the danger of this. Therefore, the development of V-free titanium alloys for biomedical purposes was also conducted. Has been done.

【0013】純チタンについては、その不純物含有量と
して酸素1500ppm以下、窒素500ppm以下、
鉄3000ppm以下、水素130ppm以下などであ
るがこのような不純物含有量で細胞毒性で特に懸念され
るものはないと考えられている。
Regarding pure titanium, the content of impurities is 1500 ppm or less of oxygen, 500 ppm or less of nitrogen,
Iron content is 3000 ppm or less, hydrogen content is 130 ppm or less, etc., but it is considered that there is no particular concern for cytotoxicity with such an impurity content.

【0014】いずれにしても、このようにチタン材料が
他の材料に比べその特性上の優位性が明らかなので、近
年急速に生体材料としての利用および新しい材料の研究
が増えてきている。
In any case, since the titanium material is clearly superior to other materials in terms of its characteristics, the use as a biomaterial and the research of new materials are rapidly increasing in recent years.

【0015】しかし、人工骨と生体用締結ワイヤーが同
じ場所で使用されると、両者の接触部が生体内で体液に
浸っていることになるので、ガルバニ腐食が発生する危
険が大きい。これはステンレス鋼などの異種材料を使用
する時に特に著しい。したがって純チタンやチタン合金
を人工骨などの生体用インプラント材料として使用する
ときのには、同種のチタン製ワイヤーを用いることが望
ましい。
However, if the artificial bone and the fastening wire for living body are used at the same place, the contact portion between them is soaked in the body fluid in the living body, so that there is a great risk of galvanic corrosion. This is especially noticeable when using dissimilar materials such as stainless steel. Therefore, when pure titanium or titanium alloy is used as a biomedical implant material such as artificial bone, it is desirable to use the same kind of titanium wire.

【0016】しかしながら、チタン材はステンレス鋼ワ
イヤーに比べ機械的強度や伸びに劣るなどといわれてお
り、チタン系材料が生体用締結ワイヤーとして適した材
料であるか否かまだ結論が出ていないのが現状である。
However, it is said that the titanium material is inferior in mechanical strength and elongation to the stainless steel wire, and it has not yet been concluded whether or not the titanium-based material is a material suitable as a biological fastening wire. Is the current situation.

【0017】特にこのような生体用締結ワイヤーとして
問題となるのは、ワイヤーの締結である。ワイヤーで骨
を固定する際には、一般に捻じりによって行うのが普通
であるが、この捻じりによる締結が対象物にきっちりと
巻きつけられ、弛みが生じないようにできること、そし
て締結中および締結後においてもワイヤーの破断が生じ
ないことが必要である。
Particularly, a problem with such a living body fastening wire is the fastening of the wire. When fixing bones with a wire, it is common to use a twist, but the fastening by this twist can be tightly wrapped around the object so that slack does not occur, and during and during the fastening It is necessary that the wire does not break even afterward.

【0018】このような締結ワイヤーとしてJIS規格
純チタン一種または酸素を増やして強度を高めた二種J
IS規格が提案され、比較的良い締結性を示すという研
究報告もなされている。しかし、上記に示すようにJI
S規格の純チタンは、数回の捻じりで破断したり、また
対象物にきっちりと巻きつけられずにすき間を残した状
態で破断するなどの問題がある。純チタンは細胞毒性な
どでの問題はないが、このような未解決の問題を残して
いるのが実情である。
As such a fastening wire, one kind of JIS standard pure titanium or two kinds J having increased strength by increasing oxygen
The IS standard has been proposed, and research reports have been made that show relatively good fastening properties. However, as shown above, JI
The S-standard pure titanium has a problem that it breaks after being twisted several times, or it breaks in a state where it is not tightly wrapped around an object and a gap is left. Pure titanium does not have a problem with cytotoxicity, but the actual situation remains such an unsolved problem.

【0019】また、このような問題から締結法に工夫を
こらし、かしめによる機械的固着法も提案されている
が、多くの手術用具にさらに加えてかしめのための特殊
な工具を必要とし、またある程度熟練を要するなど締結
作業がどうしても煩雑になるという欠点があるため、根
本的な解決策とは言えない面がある。
Due to such problems, a fastening method has been devised and a mechanical fixing method by crimping has been proposed. However, in addition to many surgical tools, a special tool for crimping is required, and There is a drawback in that the fastening work is complicated because it requires a certain amount of skill, so it cannot be said to be a fundamental solution.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記のような問題につき
鋭意試験および研究の結果、本発明者らは、チタンの含
有される微量不純物をさらに厳密に調製することによ
り、ワイヤーの締結に際し、弛みや破断のない生体用締
結ワイヤーとして適合できる優れた素材を見い出し、本
発明に至った。
Means for Solving the Problems As a result of earnest tests and studies on the above problems, the present inventors have further rigorously adjusted a trace amount of impurities contained in titanium to prevent slack when fastening a wire. The present invention has been accomplished by finding an excellent material that can be applied as a living body fastening wire without breakage.

【0021】すなわち、本第1の発明は、ガス成分であ
る酸素300ppm以下、水素50ppm以下、窒素2
00ppm以下、炭素400ppm以下、かつガス成分
を除く不純物が100ppm以下、残部チタンである生
体用締結チタンワイヤーに関する。
That is, the first aspect of the present invention is that the gas components are oxygen 300 ppm or less, hydrogen 50 ppm or less, and nitrogen 2.
The present invention relates to a fastening titanium wire for living body, which has a content of 00 ppm or less, carbon of 400 ppm or less, impurities other than gas components of 100 ppm or less, and balance titanium.

【0022】次に、第2の発明は、酸素の含有量を好ま
しい範囲に制限したガス成分である酸素200ppm以
下、水素50ppm以下、窒素200ppm以下、炭素
400ppm以下、かつガス成分を除く不純物が100
ppm以下、残部チタンである生体用締結チタンワイヤ
ーに関する。
Next, a second aspect of the present invention is a gas component in which the oxygen content is limited to a preferable range: oxygen 200 ppm or less, hydrogen 50 ppm or less, nitrogen 200 ppm or less, carbon 400 ppm or less, and impurities other than the gas component 100.
The present invention relates to a fastening titanium wire for living body in which the balance is not more than ppm and the balance is titanium.

【0023】次に、第3の発明は、酸素の含有量をさら
に好ましい範囲に制限したガス成分である酸素100p
pm以下、水素50ppm以下、窒素200ppm以
下、炭素400ppm以下、かつガス成分を除く不純物
が100ppm以下、残部チタンである生体用締結チタ
ンワイヤーに関する。
Next, the third aspect of the present invention is that oxygen content of 100 p, which is a gas component in which the oxygen content is restricted to a more preferable range.
The present invention relates to a biological fastening titanium wire having pm or less, hydrogen 50 ppm or less, nitrogen 200 ppm or less, carbon 400 ppm or less, impurities excluding gas components of 100 ppm or less, and the balance titanium.

【0024】次に、第4の発明は、水素の含有量をより
好ましい30ppm以下に制限した上記1乃至3のそれ
ぞれに該当する発明に関する。
Next, a fourth invention relates to the inventions corresponding to each of the above 1 to 3 in which the hydrogen content is more preferably limited to 30 ppm or less.

【0025】次に、第5の発明は、水素の含有量をさら
に好ましい20ppm以下に制限した上記1乃至3のそ
れぞれに該当する発明に関する。
Next, the fifth invention relates to the inventions corresponding to each of the above 1 to 3 in which the hydrogen content is more preferably limited to 20 ppm or less.

【0026】次に、第6の発明は、窒素の含有量をより
好ましい100ppm以下に制限した上記1乃至5のそ
れぞれに該当する発明に関する。
Next, the sixth invention relates to the inventions corresponding to each of the above 1 to 5 in which the nitrogen content is more preferably limited to 100 ppm or less.

【0027】次に、第7の発明は、窒素の含有量をさら
に好ましい50ppm以下に制限した上記1乃至5のそ
れぞれに該当する発明に関する。
Next, the seventh invention relates to the inventions corresponding to each of the above 1 to 5 in which the nitrogen content is more preferably limited to 50 ppm or less.

【0028】次に、第8の発明は、窒素の含有量をさら
にもっと好ましい20ppm以下に制限した上記1乃至
5のそれぞれに該当する発明に関する。
Next, the eighth invention relates to the inventions corresponding to each of the above 1 to 5 in which the nitrogen content is more preferably limited to 20 ppm or less.

【0029】次に、第9の発明は、炭素の含有量をより
好ましい200ppm以下に制限した上記1乃至8のそ
れぞれに該当する発明に関する。
Next, a ninth invention relates to the inventions corresponding to each of 1 to 8 above, in which the carbon content is more preferably limited to 200 ppm or less.

【0030】次に、第10の発明は、炭素の含有量をさら
に好ましい100ppm以下に制限した上記1乃至8の
それぞれに該当する発明に関する。
Next, a tenth invention relates to the inventions corresponding to each of the above 1 to 8 in which the carbon content is more preferably limited to 100 ppm or less.

【0031】次に、第11の発明は、炭素の含有量をさら
にもっと好ましい50ppm以下に制限した上記1乃至
8のそれぞれに該当する発明に関する。
The eleventh invention relates to the inventions corresponding to each of the above 1 to 8 in which the carbon content is more preferably limited to 50 ppm or less.

【0032】次に、第12の発明は、ガス成分を除く不純
物が50ppm以下に制限した上記1乃至11のそれぞれ
に該当する発明に関する。
Next, the twelfth invention relates to the inventions corresponding to each of the above 1 to 11 in which the impurities except the gas components are limited to 50 ppm or less.

【0033】次に、第13の発明は、ガス成分を除く不純
物が20ppm以下に制限した上記1乃至12のそれぞれ
に該当する発明に関する。
Next, a thirteenth invention relates to the inventions corresponding to each of the above 1 to 12 in which impurities other than gas components are limited to 20 ppm or less.

【0034】次に、第14の発明は、平均結晶粒径が5μ
m〜150μmである上記1乃至13のそれぞれに該当す
る発明に関する。
Next, in the fourteenth invention, the average crystal grain size is 5 μm.
The present invention relates to the invention corresponding to each of the above 1 to 13 which is m to 150 μm.

【0035】さらに、第15の発明は、生体用締結チタン
ワイヤーを得る最適な方法として、最終冷間伸線加工
後、400℃〜900℃の温度域、好ましくは500℃
〜700℃の温度域、より好ましくは550℃〜650
℃の温度域で、焼鈍することを特徴とする上記1乃至14
のそれぞれに該当する生体用締結チタンワイヤーの製造
方法の発明に関する。(ここで、「課題を解決するため
の手段」の項においてカウントする発明数は、説明の便
宜のために省略したものであって、実際の発明数はその
組合わせであり、請求項においてカウントするものであ
る。)
Furthermore, the fifteenth aspect of the present invention is, as an optimum method for obtaining a fastening titanium wire for a living body, after the final cold drawing, a temperature range of 400 ° C. to 900 ° C., preferably 500 ° C.
~ 700 ° C temperature range, more preferably 550 ° C-650
1 to 14 characterized by annealing in a temperature range of ℃
The present invention relates to an invention of a method for manufacturing a fastening titanium wire for living body, which corresponds to (Here, the number of inventions to be counted in the "means for solving the problem" is omitted for convenience of explanation, and the actual number of inventions is a combination thereof, and is counted in the claims. It is what you do.)

【0036】[0036]

【作用】以下に本発明の詳細およびその作用について説
明する。まず、本生体用締結チタンワイヤーに含まれる
酸素などの限定理由について詳細に説明する。
The operation of the present invention will be described in detail below. First, the reasons for limiting oxygen contained in the living body fastening titanium wire will be described in detail.

【0037】酸素(O):本発明において、酸素は30
0ppm以下とする。酸素が300ppmを超えると、
延性が悪くなり、最低必要とされる伸びが30%未満と
なる。
Oxygen (O): In the present invention, oxygen is 30
It should be 0 ppm or less. When oxygen exceeds 300ppm,
Ductility deteriorates, and the minimum required elongation is less than 30%.

【0038】また、後述するように捻じり締結の際に、
固定対象物の根元まで巻きつかず間隙が広く開いてしま
うか、または無理して巻きつけても巻きつけが完了しな
いうちに破断してしまう(後述する説明図のタイプBの
破断)。場合によっては捻じり部ではなく単線との遷移
部で破断が起こり(後述する説明図のタイプCの破
断)、生体用締結ワイヤーとして不適である。
Further, as will be described later, when twisting and fastening,
The root of the fixed object is not wound up and the gap is widened, or even if it is forcibly wound, it is broken before the winding is completed (breakage of type B in an explanatory diagram described later). In some cases, breakage occurs at the transition part with the single wire instead of the twisted part (breakage of type C in the explanatory diagram described later), and it is not suitable as a living body fastening wire.

【0039】このようなワイヤーを使用すると締結が十
分でないということの外に、特に手術中に破断が発生し
易くなり、手術のやり直しを余儀なくされ時間がかかる
などの問題が発生する。
When such a wire is used, in addition to insufficient fastening, breakage is likely to occur during the operation, and the operation has to be redone and takes a long time.

【0040】この酸素は好ましくは200ppm以下、
より好ましくは100ppm以下である。これによって
後述するテスト結果に示すように、固定すべき対象物の
根元まで巻きつくのに十分な延性(伸び)を有し、生体
用締結チタンワイヤーとして好適である。
This oxygen is preferably less than 200 ppm,
It is more preferably 100 ppm or less. As a result, as shown in the test results described later, it has sufficient ductility (elongation) for winding up to the base of the object to be fixed, and is suitable as a living body fastening titanium wire.

【0041】水素(H):本発明において、水素は50
ppm以下とする。水素は酸素に比べてもより少量で延
性に影響を与える。水素が50ppmを超えると、他の
不純物を低減させても延性が急激に悪くなり、最低必要
とされる伸びが30%未満となる。
Hydrogen (H): In the present invention, hydrogen is 50
It should be below ppm. Hydrogen affects ductility in a smaller amount than oxygen. If the hydrogen content exceeds 50 ppm, the ductility deteriorates sharply even if other impurities are reduced, and the minimum required elongation is less than 30%.

【0042】また、上記酸素と同様に、後述するような
捻じり締結の際に、固定対象物の根元まで巻きつかず間
隙が広く開いてしまうか、または無理して巻きつけても
巻きつけが完了しないうちに破断してしまう(後述する
説明図のタイプBの破断)。場合によっては捻じり部で
はなく単線との遷移部で破断が起こり(後述する説明図
のタイプCの破断)、生体用締結ワイヤーとして不適で
ある。
In the same manner as the oxygen described above, in the case of twisting and fastening as will be described later, the root of the object to be fixed is not wound and the gap is widened, or even if it is forcibly wound, it will not be wound. It breaks before it is completed (type B breakage in the explanatory diagram described later). In some cases, breakage occurs at the transition part with the single wire instead of the twisted part (breakage of type C in the explanatory diagram described later), and it is not suitable as a living body fastening wire.

【0043】このようなワイヤーを使用すると締結が十
分でないということの外に、特に手術中に破断が発生し
易くなり、手術のやり直しを余儀なくされ時間がかかる
などの問題が発生する。この水素は好ましくは30pp
m以下、より好ましくは20ppm以下である。
When such a wire is used, not only the fastening is not sufficient, but also the breakage is apt to occur especially during the operation, and the operation has to be redone and takes a long time. This hydrogen is preferably 30 pp
m or less, more preferably 20 ppm or less.

【0044】以上によって後述するテスト結果に示すよ
うに、固定すべき対象物の根元まで巻きつくのに十分な
延性(伸び)を有し、生体用締結チタンワイヤーとして
好適である。
As described above, as will be shown by the test results described later, it has sufficient ductility (elongation) to wind up to the base of the object to be fixed, and is suitable as a fastening titanium wire for living body.

【0045】窒素(N):本発明において、窒素は20
0ppm以下とする。窒素は酸素に比べると約1.5倍
の延性低下が認められる。窒素が200ppmを超える
と、他の不純物を低減させても延性が急激に悪くなり、
最低必要とされる伸びが30%未満となる。
Nitrogen (N): In the present invention, nitrogen is 20
It should be 0 ppm or less. Nitrogen has a ductility reduction of about 1.5 times that of oxygen. If the nitrogen content exceeds 200 ppm, the ductility deteriorates sharply even if other impurities are reduced,
The minimum required elongation is less than 30%.

【0046】また、上記酸素と同様に、後述するような
捻じり締結の際に、固定対象物の根元まで巻きつかず間
隙が広く開いてしまうか、または無理して巻きつけても
巻きつけが完了しないうちに破断してしまう(後述する
説明図のタイプBの破断)。場合によっては捻じり部で
はなく単線との遷移部で破断が起こり(後述する説明図
のタイプCの破断)、生体用締結ワイヤーとして不適で
ある。
In the same manner as the oxygen described above, in the case of twisting and fastening as will be described later, the root of the object to be fixed is not wound and the gap is widened, or even if it is forcibly wound, it will not be wound. It breaks before it is completed (type B breakage in the explanatory diagram described later). In some cases, breakage occurs at the transition part with the single wire instead of the twisted part (breakage of type C in the explanatory diagram described later), and it is not suitable as a living body fastening wire.

【0047】このようなワイヤーを使用すると締結が十
分でないということの外に、特に手術中に破断が発生し
易くなり、手術のやり直しを余儀なくされ時間がかかる
などの問題が発生する。
When such a wire is used, not only is the fastening insufficient, but also breakage easily occurs during the operation, and the operation has to be redone and takes a long time.

【0048】この窒素は好ましくは100ppm以下、
より好ましくは50ppm以下である。さらに好ましく
は20ppm以下とする。以上によって後述するテスト
結果に示すように、固定すべき対象物の根元まで巻きつ
くのに十分な延性(伸び)を有し、生体用締結チタンワ
イヤーとして好適である。
This nitrogen is preferably 100 ppm or less,
It is more preferably 50 ppm or less. It is more preferably 20 ppm or less. As described above, as shown in the test results described later, it has sufficient ductility (elongation) to wind up to the base of the object to be fixed, and is suitable as a fastening titanium wire for living body.

【0049】炭素(C):本発明において、炭素は40
0ppm以下とする。炭素はTi中に侵入型固溶体元素
として存在し、Tiの強度を増加させる働きがあるが、
逆にこれは酸素に比べると同一濃度では約0.75倍の
延性低下となる。
Carbon (C): In the present invention, carbon is 40
It should be 0 ppm or less. Carbon exists as an interstitial solid solution element in Ti and acts to increase the strength of Ti.
On the contrary, this is about 0.75 times less ductility than that of oxygen at the same concentration.

【0050】炭素は400ppmを超えると、他の不純
物を低減させても延性が急激に悪くなり、最低必要とさ
れる伸びが30%未満となる。また、上記酸素と同様
に、後述するような捻じり締結の際に、固定対象物の根
元まで巻きつかず間隙が広く開いてしまうか、または無
理して巻きつけても巻きつけが完了しないうちに破断し
てしまう(後述する説明図のタイプBの破断)。場合に
よっては捻じり部ではなく単線との遷移部で破断が起こ
り(後述する説明図のタイプCの破断)、生体用締結ワ
イヤーとして不適である。
When the carbon content exceeds 400 ppm, the ductility deteriorates sharply even if other impurities are reduced, and the minimum required elongation becomes less than 30%. Further, like the oxygen described above, at the time of twist fastening as will be described later, the root of the fixed object is not wound up and the gap is widened, or even if it is forcibly wrapped, the winding is not completed. Will break (breaking of type B in the explanatory diagram described later). In some cases, breakage occurs at the transition part with the single wire instead of the twisted part (breakage of type C in the explanatory diagram described later), and it is not suitable as a living body fastening wire.

【0051】このようなワイヤーを使用すると締結が十
分でないということの外に、特に手術中に破断が発生し
易くなり、手術のやり直しを余儀なくされ時間がかかる
などの問題が発生する。
When such a wire is used, not only the fastening is insufficient, but also the breakage is apt to occur especially during the operation, and the operation is forced to be redone and takes a long time.

【0052】この炭素は好ましくは200ppm以下、
より好ましくは100ppm以下である。さらに好まし
くは50ppm以下とする。以上によって後述するテス
ト結果に示すように、固定すべき対象物の根元まで巻き
つくのに十分な延性(伸び)を有し、生体用締結チタン
ワイヤーとして好適である。
The carbon content is preferably 200 ppm or less,
It is more preferably 100 ppm or less. It is more preferably 50 ppm or less. As described above, as shown in the test results described later, it has sufficient ductility (elongation) to wind up to the base of the object to be fixed, and is suitable as a fastening titanium wire for living body.

【0053】上記ガス成分以外の不純物:本発明におい
て、このガス成分以外の不純物は100ppm以下とす
る。
Impurities other than the above gas components: In the present invention, the impurities other than these gas components are 100 ppm or less.

【0054】ガス成分以外の不純物の量が、ある量を超
えると延性が急激に悪くなり、最低必要とされる伸びが
30%未満となる。そして、上記酸素と同様に、後述す
るような捻じり締結の際に、固定対象物の根元まで巻き
つかず間隙が広く開いてしまうか、または無理して巻き
つけても巻きつけが完了しないうちに破断してしまう
(後述する説明図のタイプBの破断)。場合によっては
捻じり部ではなく単線との遷移部で破断が起こり(後述
する説明図のタイプCの破断)、生体用締結ワイヤーと
して不適である。
If the amount of impurities other than the gas component exceeds a certain amount, the ductility deteriorates sharply, and the minimum required elongation is less than 30%. Then, similar to the oxygen described above, at the time of twist fastening as will be described later, the root of the object to be fixed is not wound and the gap is widened, or even if it is forcibly wound, the winding is not completed. Will break (breaking of type B in the explanatory diagram described later). In some cases, breakage occurs at the transition part with the single wire instead of the twisted part (breakage of type C in the explanatory diagram described later), and it is not suitable as a living body fastening wire.

【0055】このようなワイヤーを使用すると締結が十
分でないということの外に、特に手術中に破断が発生し
易くなり、手術のやり直しを余儀なくされ時間がかかる
などの問題が発生する。このガス成分以外の不純物は好
ましくは50ppm以下、より好ましくは20ppm以
下である。
When such a wire is used, not only the fastening is insufficient, but also the breakage is likely to occur especially during the operation, and there is a problem that the operation has to be redone and takes time. Impurities other than this gas component are preferably 50 ppm or less, more preferably 20 ppm or less.

【0056】以上によって後述するテスト結果に示すよ
うに、固定すべき対象物の根元まで巻きつくのに十分な
延性(伸び)を有し、生体用締結チタンワイヤーとして
好適である。
As described above, as shown in the test results described later, it has sufficient ductility (elongation) to wind up to the root of the object to be fixed, and is suitable as a fastening titanium wire for living body.

【0057】ワイヤーの引っ張り強さ、耐力(降伏応
力)についての説明 以上において、生体用締結チタンワイヤーの不純物の限
定について述べたが、生体用締結ワイヤーとしても骨の
固定または締結に用いるので十分な引っ張り強さと耐力
が必要とされる。引っ張り強さと耐力についてはそれぞ
れ180MPa、70MPa以上を保有することが望ま
しい。
Description of tensile strength and proof stress (yield stress) of the wire In the above, the limitation of impurities of the titanium wire for biological fastening is described, but it is sufficient as a biological fastening wire because it is used for fixing or fastening bone. Tensile strength and proof strength are required. It is desirable that the tensile strength and the proof stress be 180 MPa and 70 MPa or more, respectively.

【0058】上記に説明した不純物は大なり小なり通常
チタンの強度の増加をもたらすので、ある程度の存在は
むしろ好ましい。しかし、過剰の存在は生体用締結ワイ
ヤーに必要とされる高延性やしなやかさという特性が失
われるという傾向がある。延性を犠牲にして強度を高め
た場合、締結ワイヤーの破断という危険が生ずるので避
けなければならない。
The presence of some is rather preferred, since the impurities described above usually result in an increase in the strength of titanium to a greater or lesser extent. However, the presence of excess tends to lose the properties of high ductility and suppleness required for biofastening wires. If the ductility is sacrificed and the strength is increased, there is a risk of breaking the fastening wire, which must be avoided.

【0059】このように、高延性は生体用締結ワイヤー
にとって必要不可欠である。一般に、引っ張り強さ、耐
力についてはそれぞれ180MPa、70MPa以上を
保有すれば、実用上不都合は無く、生体用締結ワイヤー
として好適である。
As described above, high ductility is indispensable for the living body fastening wire. Generally, if the tensile strength and the proof stress are respectively 180 MPa and 70 MPa, there is no practical inconvenience and it is suitable as a living body fastening wire.

【0060】なお、大きな荷重がかかる骨の接合に使用
する場合などにおいて極力強度を上げようとするときに
は、線径を大きくしたり、数本のワイヤーを編んで強度
を高めた締結ワイヤーとすることもできるので、必要に
応じてこのような手法を採用することもできる。本発明
の生体用締結チタンワイヤーは以上の条件を十分に満た
している。
When it is desired to increase the strength as much as possible in the case of using for joining bones to which a large load is applied, the wire diameter should be increased or several wires should be braided into a fastening wire with increased strength. It is also possible to adopt such a method as needed. The biological fastening titanium wire of the present invention sufficiently satisfies the above conditions.

【0061】次に、平均結晶粒径などについて説明す
る。本発明においては平均結晶粒径を5μm〜150μ
mとするのが望ましい。結晶粒径が小さい程靱性が増す
が、実際上5μm未満のものは製造が難しく、また製造
できたとしても一部に歪みが残り、延性値が低下する。
また逆に平均結晶粒径が大きい場合、特に150μmを
超えると、線径に対して結晶粒の数が少なくなって局部
的に延性が劣化するので、この場合も好ましくない。
Next, the average crystal grain size will be described. In the present invention, the average crystal grain size is 5 μm to 150 μm.
It is desirable to set m. The smaller the crystal grain size, the higher the toughness. However, in reality, if the grain size is less than 5 μm, it is difficult to manufacture, and even if it is manufactured, a part of the strain remains and the ductility value decreases.
On the other hand, when the average crystal grain size is large, particularly when it exceeds 150 μm, the number of crystal grains becomes small with respect to the wire diameter and the ductility is locally deteriorated.

【0062】次に、製造方法の詳細について説明する。
所定の成分調製を行ったチタン材を溶解鋳造してチタン
インゴットを作製する。 ガス成分である酸素、窒素、
水素、炭素などの不純物を除去して所定量以下とするに
は、真空アーク溶解法、電子ビーム溶解法などを用いる
ことができる。得られたチタンインゴットを必要に応じ
て鍛造した後、みぞロール圧延、スエージ加工、伸線加
工を行って、例えばφ1.7、φ1.0、φ0.8、φ
0.4など所定の径のワイヤーに作製する。ワイヤーの
径を調製するには適宜ダイスの径を変えて伸線加工をす
ることにより行う。断面減少率は約30〜90%であ
る。
Next, details of the manufacturing method will be described.
A titanium material having predetermined components prepared is melt-cast to produce a titanium ingot. Gas components oxygen, nitrogen,
A vacuum arc melting method, an electron beam melting method, or the like can be used to remove impurities such as hydrogen and carbon to a predetermined amount or less. After forging the obtained titanium ingot as required, it is groove-rolled, swaged, and wire-drawn to obtain, for example, φ1.7, φ1.0, φ0.8, φ
A wire having a predetermined diameter such as 0.4 is produced. The diameter of the wire is adjusted by appropriately changing the diameter of the die and performing wire drawing. The cross-section reduction rate is about 30 to 90%.

【0063】この加工工程の途中で中間焼鈍(400〜
900℃の温度域、好ましくは500〜700℃の温度
域、より好ましくは550〜650℃の温度域で、およ
そ10秒〜5時間)を行う。
Intermediate annealing (400-
The temperature range is 900 ° C., preferably 500 to 700 ° C., more preferably 550 to 650 ° C., for about 10 seconds to 5 hours).

【0064】上記の製造工程に替えて、圧延により板状
にしたものを角形棒状に切断し、さらにこの角棒の角グ
ラインダーなどで切除した後、スエージ加工、伸線加工
を行って作製することもできる。
In place of the above-mentioned manufacturing process, a plate-shaped product obtained by rolling is cut into a rectangular rod shape, further cut by a square grinder or the like of this rectangular rod, and then swaged and wire-drawn. You can also

【0065】最終加工後400〜900℃の温度域、好
ましくは500〜700℃の温度域、より好ましくは5
50〜650℃の温度域で、およそ5秒〜5時間最終焼
鈍する。上記加工および焼鈍を通じて所定の結晶粒(例
えば、平均結晶粒径が5μm〜150μm)に調製す
る。中間焼鈍および最終焼鈍は連続またはバッチ式のい
ずれも使用できる。このようにして所定の径のチタンワ
イヤーを作製する。
After the final processing, a temperature range of 400 to 900 ° C., preferably a temperature range of 500 to 700 ° C., more preferably 5
Final annealing is performed in a temperature range of 50 to 650 ° C. for approximately 5 seconds to 5 hours. A predetermined crystal grain (for example, an average crystal grain size of 5 μm to 150 μm) is prepared through the above processing and annealing. The intermediate annealing and the final annealing can be either continuous or batch type. In this way, a titanium wire having a predetermined diameter is manufactured.

【0066】以上に説明した本発明の生体用締結チタン
ワイヤーは、生体内で人骨や人工骨の締結などに使用さ
れ、固定すべき対象物の根元まで巻きつくのに十分な延
性(伸び)を有し、手術中に容易にかつ強固に締結で
き、また生体内での安全性の高い優れた特性を有する。
The biological fastening titanium wire of the present invention described above is used for fastening human bones and artificial bones in a living body, and has sufficient ductility (elongation) to wind up to the root of an object to be fixed. It has excellent characteristics that it can be easily and firmly fastened during surgery and that it is highly safe in vivo.

【0067】[0067]

【実施例及び比較例】以下、本発明を実施例により(比
較例と対比して)説明する。成分調製を行ったチタン材
を溶解鋳造してチタンインゴットを作製した。ガス成分
である酸素、窒素、水素、炭素などの不純物を除去には
電子ビーム溶解法を用いた。
EXAMPLES AND COMPARATIVE EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described by way of Examples (compared with Comparative Examples). A titanium ingot was prepared by melting and casting the titanium material with the prepared components. An electron beam melting method was used to remove impurities such as oxygen, nitrogen, hydrogen, and carbon, which are gas components.

【0068】得られたチタンインゴットを鍛造した後、
みぞロール圧延、スエージ加工、伸線加工を行って、φ
1.0およびφ0.8の径のワイヤーを作製した。断面
減少率は約30〜90%である。この加工工程の途中、
400〜900℃の温度域で中間焼鈍を行った。最終加
工後400〜900℃の温度域で最終焼鈍した。平均結
晶粒径が5μm〜150μmであった。
After forging the obtained titanium ingot,
Groove roll rolling, swaging, wire drawing, φ
Wires with diameters of 1.0 and φ 0.8 were made. The cross-section reduction rate is about 30 to 90%. In the middle of this processing step,
Intermediate annealing was performed in the temperature range of 400 to 900 ° C. After the final processing, final annealing was performed in the temperature range of 400 to 900 ° C. The average crystal grain size was 5 μm to 150 μm.

【0069】このようにして作成したチタンワイヤーの
供試材の成分分析値は表1に示す通りである。表1の試
料番号(1〜19)に示す値は20のサンプルの平均値
である。成分分析値は一桁を四捨五入したものである。
Table 1 shows the component analysis values of the titanium wire test material thus prepared. The values shown in sample numbers (1 to 19) in Table 1 are average values of 20 samples. The component analysis values are rounded to one digit.

【0070】この他、上記の製造工程に替えて、圧延に
より板状にしたものを角形棒状に切断し、さらにこの角
棒の角グラインダーなどで切除した後、同様にスエージ
加工、伸線加工を行ってチタンワイヤーを作製したが、
成分分析値が本発明の範囲に入るものについては、特性
上に差異がなかった。
In addition, instead of the above manufacturing process, a plate-shaped product obtained by rolling is cut into a rectangular rod shape, and further cut with a square grinder or the like, and then swaged and drawn. I made a titanium wire,
There was no difference in characteristics when the component analysis values were within the range of the present invention.

【0071】また、焼鈍温度域500℃〜700℃およ
び550℃〜650℃ならびに平均結晶粒径の差異によ
って、本発明の説明において「より好適な範囲」と記載
した数値範囲から遠ざかるものについては、「より好適
な範囲」の特性値よりも多少バラツキが多くなる傾向に
あるが、成分分析値が本発明の範囲に入るものについて
は、特性上に特に差異がなかった。
Further, those which depart from the numerical range described as "more suitable range" in the description of the present invention due to the difference in the annealing temperature range 500 ° C to 700 ° C and 550 ° C to 650 ° C and the average crystal grain size, Although there is a tendency for the variation to be somewhat larger than the characteristic value in the “more preferable range”, there is no particular difference in the characteristics when the component analysis value falls within the range of the present invention.

【0072】比較のために同様な製造工程をへて、不純
物の成分調製をしたチタンワイヤーを作製した。
For comparison, a titanium wire was prepared in which the components of impurities were adjusted through the same manufacturing process.

【0073】その供試材の成分分析値を同様に表1に併
記する。表1の試料番号(20〜30)に示す値は本発
明の実施例と同様に20のサンプルの平均値である。ま
た、同じく成分分析値は一桁を四捨五入したものであ
る。
The component analysis values of the test material are also shown in Table 1. The values shown in sample numbers (20 to 30) in Table 1 are average values of 20 samples as in the examples of the present invention. Similarly, the component analysis values are rounded to the nearest single digit.

【0074】[0074]

【表1】 [Table 1]

【0075】次に、各供試材を用いて、以下に述べる試
験を行った。 (1)引っ張り試験(伸びの測定) 標点間距離:70mm、引っ張り速度10mm/mi
n、標点間の直径:1.0mmおよび0.8mmの二種
類のワイヤーについて引っ張り試験を行った。
Next, the following tests were conducted using each of the test materials. (1) Tensile test (measurement of elongation) Gauge distance: 70 mm, tensile speed 10 mm / mi
n, the diameter between gauge points: 1.0 mm and 0.8 mm Two types of wires having a tensile test were conducted.

【0076】(2)捻じり(捩じり)試験 巻きつけ対象治具:直径20mmの丸棒固定治具、回転
数:60rpm、線径1.0mmおよび0.8mmの二
種類のワイヤーについて捻じり(捩じり)試験を行っ
た。
(2) Twisting (twisting) test Jig to be wound: jig for fixing a round bar having a diameter of 20 mm, rotation speed: 60 rpm, and two kinds of wires having wire diameters of 1.0 mm and 0.8 mm. A twist test was performed.

【0077】以上の引っ張り試験(伸びの測定)の結果
を表1および図1乃至図5に示す。表1から明らかなよ
うに、本発明例の試料1〜19においては、いずれも伸
びが30%以上であり良好な延性を示す。特にガス成分
である酸素200ppm以下、水素30ppm以下、窒
素100ppm以下、炭素100ppm以下、ガス成分
以外の不純物が50ppm以下でより延性度が高い。よ
り好ましくは酸素100ppm以下、水素20ppm以
下、窒素20ppm以下、炭素50ppm以下、ガス成
分以外の不純物が20ppm以下であり、これらにより
いずれも極めて高い延性を示す。
The results of the above tensile test (measurement of elongation) are shown in Table 1 and FIGS. 1 to 5. As is clear from Table 1, in each of Samples 1 to 19 of the present invention, the elongation is 30% or more, and good ductility is exhibited. In particular, the ductility is higher when the gas components are oxygen 200 ppm or less, hydrogen 30 ppm or less, nitrogen 100 ppm or less, carbon 100 ppm or less, and impurities other than gas components 50 ppm or less. More preferably, the oxygen content is 100 ppm or less, the hydrogen content is 20 ppm or less, the nitrogen content is 20 ppm or less, the carbon content is 50 ppm or less, and the impurities other than gas components are 20 ppm or less.

【0078】これに対して比較例として提示した試料2
0〜30においては、いずれも伸びが30%未満となり
延性が極めて劣っていることが分かる。これらの比較例
の試料20〜30はいずれも酸素300ppm、水素5
0ppm、窒素200ppm、炭素400ppm、ガス
成分以外の不純物が100ppmのいずれかを超えるも
のであり、生体用締結チタンワイヤーとして不適切な材
料である。
On the other hand, Sample 2 presented as a comparative example
It can be seen that in all of 0 to 30, the elongation is less than 30% and the ductility is extremely poor. Samples 20 to 30 of these comparative examples all had 300 ppm oxygen and 5 hydrogen.
0 ppm, 200 ppm of nitrogen, 400 ppm of carbon, and impurities other than gas components exceeding 100 ppm, which is an unsuitable material as a fastening titanium wire for living body.

【0079】図1は試料1,2,3,4および比較例2
0,21,22を示し、酸素含有量による伸びの変化を
示したものである。
FIG. 1 shows samples 1, 2, 3, 4 and comparative example 2.
It shows 0, 21, 22 and shows the change in elongation depending on the oxygen content.

【0080】図2は試料1,5,6,7および比較例2
3,24を示し、炭素含有量による伸びの変化を示した
ものである。
FIG. 2 shows samples 1, 5, 6, 7 and comparative example 2.
3 and 24, showing the change in elongation depending on the carbon content.

【0081】図3は試料1,8,9,10および比較例
25,26を示し、窒素含有量による伸びの変化を示し
たものである。
FIG. 3 shows Samples 1, 8, 9, and 10 and Comparative Examples 25 and 26, showing changes in elongation depending on the nitrogen content.

【0082】図4は試料1,11,12,13および比
較例27,28を示し、水素含有量による伸びの変化を
示したものである。
FIG. 4 shows samples 1, 11, 12, and 13 and comparative examples 27 and 28, showing changes in elongation depending on the hydrogen content.

【0083】図5は試料1,14,15,16および比
較例29,30を示し、ガス成分以外の不純物含有量に
よる伸びの変化を示したものである。いずれも本発明の
実施例の伸びが比較例に対して良好であることが一目瞭
然である。
FIG. 5 shows samples 1, 14, 15, 16 and comparative examples 29, 30 and shows changes in elongation depending on the content of impurities other than gas components. It is obvious that the elongations of the examples of the present invention are better than those of the comparative examples.

【0084】なお、同引っ張り試験における引っ張り強
さ、耐力についてはそれぞれ180MPa、70MPa
以上を保有しており、実用上不都合は無く生体用締結ワ
イヤーとして好適である。
The tensile strength and yield strength in the tensile test were 180 MPa and 70 MPa, respectively.
Since it possesses the above, there is no practical inconvenience and it is suitable as a living body fastening wire.

【0085】[0085]

【表2】 [Table 2]

【0086】捻じり(捩じり)試験の結果を表1、表
2、図6乃至図10に、そして図11に破断形態の分類
を示す。
The results of the twisting test are shown in Tables 1 and 2, FIGS. 6 to 10, and FIG. 11 shows the classification of fracture forms.

【0087】図11に示すように、捻じり(捩じり)試
験により直径20mmの丸棒固定治具に回転数:60r
pmで巻きつけた状態を示す。タイプAでは殆ど間隙を
開けずに(間隙1.0mm未満)治具の根元まできれい
に巻きつけられた状態を示す。
As shown in FIG. 11, a twisting (twisting) test was applied to a round bar fixing jig having a diameter of 20 mm, and the number of rotations was 60 r.
The state wound by pm is shown. The type A shows a state in which the base of the jig is wound neatly with almost no gap (gap less than 1.0 mm).

【0088】そして破断に至るとき(過剰な巻きつけに
よって)の破断の形態は捻じり部の途中、即ち加工歪み
が集中する場所であり良好な破断形態を示す。
When the fracture is reached (due to excessive winding), the fracture is in the middle of the twisted portion, that is, where the processing strain is concentrated, and shows a good fracture.

【0089】これに対しタイプBでは治具の根元まで巻
きつけられない状態(間隙1.0mm以上)で破断に至
る。この場合はワイヤーの延性が十分でない場合に起こ
る。この場合には締結に弛みが生ずることとなる。
On the other hand, in the type B, fracture occurs when the base of the jig cannot be wound (gap of 1.0 mm or more). This case occurs when the ductility of the wire is not sufficient. In this case, loosening will occur in the fastening.

【0090】さらにタイプCでは巻きつけ部とワイヤー
単線(素線)の遷移部で破断に至る。この状態は締結ワ
イヤーとしては完全に不適切である。
Further, in the type C, breakage occurs at the transition portion between the winding portion and the wire single wire (element wire). This state is completely unsuitable for a fastening wire.

【0091】表2から明らかなように、本発明の実施例
で示す試料1〜19においては、1.0mm径および
0.8mm径いずれもタイプAの破断形態を示し、殆ど
間隙を開けずに(間隙1.0mm未満)治具の根元まで
きれいに巻きつけられことを示している。
As is clear from Table 2, in the samples 1 to 19 shown in the examples of the present invention, the 1.0 mm diameter and the 0.8 mm diameter both showed the type A fracture mode, and almost no gap was formed. (Gap is less than 1.0 mm) It shows that the root of the jig is wrapped neatly.

【0092】治具への巻きつけの間隙の詳細については
表1および図6乃至図10に示す。これらから明らかな
ように、試料1〜19においてはいずれも間隙1.0m
m未満であり、上記延性に富む程良好である。試料によ
っては間隙が0で、根元まできっちりと巻きつけられて
いるものさえ存在する。
Details of the gap for winding around the jig are shown in Table 1 and FIGS. 6 to 10. As is clear from these, in each of Samples 1 to 19, the gap was 1.0 m.
It is less than m, and the more excellent the ductility is, the better. Depending on the sample, there is no gap, and there are even those that are tightly wrapped around the root.

【0093】これに対して比較例の試料20〜30で
は、タイプBまたはタイプCの破断形態を示し、表1お
よび図6乃至図10に示すように、治具の根元まで巻き
つけられない状態(間隙1.0mm以上)で破断に至る
かまたは巻きつけ部とワイヤー単線(素線)の遷移部で
破談に至る。これらは生体用締結チタンワイヤーとして
不適切であり、手術中または術後に破断したり、締結が
十分でないという危険が生ずる。
On the other hand, in the samples 20 to 30 of the comparative example, the fractured form of type B or type C is shown, and as shown in Table 1 and FIGS. Breakage occurs at (gap of 1.0 mm or more) or breaks occur at the transition between the winding part and the wire single wire (element wire). These are unsuitable as fastening titanium wires for living bodies, and there is a risk that they will break during or after surgery and that fastening will not be sufficient.

【0094】[0094]

【発明の効果】チタンは対疲労強度、引っ張り強さ、耐
食性、生体適合性については、既に良好であることが知
られているが、本発明においては従来問題となっていた
締結性についての重要な問題を解決したものである。し
かも、この解決策において一切の毒性または溶解性を示
す成分元素を使用していない。
EFFECTS OF THE INVENTION Titanium is already known to be good in fatigue strength, tensile strength, corrosion resistance, and biocompatibility, but in the present invention, it is important to consider the fastening property which has been a problem in the past. It is a solution to the problem. Moreover, no toxic or soluble constituent elements are used in this solution.

【0095】以上に説明したように、本発明の生体用締
結チタンワイヤーは、生体内で人骨や人工骨の締結など
に使用され、固定すべき対象物の根元まで巻きつくのに
十分な延性(伸び)を有し、手術中に容易にかつ強固に
締結でき、また生体内での安全性の高い優れた特性を有
する。特に、移植骨の固定などにおいても優れた機能を
発揮する。
As described above, the living body fastening titanium wire of the present invention is used for fastening human bones or artificial bones in a living body, and has sufficient ductility to wrap around the root of the object to be fixed ( Elongation, it can be easily and firmly fastened during surgery, and it has excellent characteristics of high safety in vivo. In particular, it exerts an excellent function also in fixing bone graft.

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

【図1】 酸素含有量による伸びの変化の説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory diagram of changes in elongation depending on oxygen content.

【図2】 炭素含有量による伸びの変化の説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory diagram of changes in elongation depending on the carbon content.

【図3】 窒素含有量による伸びの変化の説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram of changes in elongation depending on the nitrogen content.

【図4】 水素含有量による伸びの変化の説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram of changes in elongation depending on the hydrogen content.

【図5】 ガス成分以外の不純物含有量による伸びの変
化の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of changes in elongation depending on the content of impurities other than gas components.

【図6】 酸素含有量による間隙の変化の説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram of changes in the gap depending on the oxygen content.

【図7】 炭素含有量による間隙の変化の説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram of changes in the gap depending on the carbon content.

【図8】 窒素含有量による間隙の変化の説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram of changes in the gap depending on the nitrogen content.

【図9】 水素含有量による間隙の変化の説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory diagram of changes in the gap depending on the hydrogen content.

【図10】 ガス成分以外の不純物含有量による間隙の
変化を示したものである。
FIG. 10 shows changes in the gap depending on the content of impurities other than gas components.

【図11】 破断形態の分類を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing classification of fracture modes.

Claims (30)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガス成分である酸素300ppm以下、
水素50ppm以下、窒素200ppm以下、炭素40
0ppm以下、かつガス成分を除く不純物が100pp
m以下、残部チタンである生体用締結チタンワイヤー。
1. A gas component of oxygen of 300 ppm or less,
Hydrogen 50ppm or less, nitrogen 200ppm or less, carbon 40
Impurities excluding 0 ppm and gas components are 100 pp
A fastening titanium wire for living body having m or less and the balance being titanium.
【請求項2】 ガス成分である酸素200ppm以下、
水素50ppm以下、窒素200ppm以下、炭素40
0ppm以下、かつガス成分を除く不純物が100pp
m以下、残部チタンである生体用締結チタンワイヤー。
2. A gas component of oxygen of 200 ppm or less,
Hydrogen 50ppm or less, nitrogen 200ppm or less, carbon 40
Impurities excluding 0 ppm and gas components are 100 pp
A fastening titanium wire for living body having m or less and the balance being titanium.
【請求項3】 ガス成分である酸素100ppm以下、
水素50ppm以下、窒素200ppm以下、炭素40
0ppm以下、かつガス成分を除く不純物が100pp
m以下、残部チタンである生体用締結チタンワイヤー。
3. A gas component of oxygen of 100 ppm or less,
Hydrogen 50ppm or less, nitrogen 200ppm or less, carbon 40
Impurities excluding 0 ppm and gas components are 100 pp
A fastening titanium wire for living body having m or less and the balance being titanium.
【請求項4】 水素30ppm以下であることを特徴と
する請求項1乃至3のいずれかに記載の生体用締結チタ
ンワイヤー。
4. The biological fastening titanium wire according to claim 1, wherein the hydrogen content is 30 ppm or less.
【請求項5】 水素20ppm以下であることを特徴と
する請求項1乃至3のいずれかに記載の生体用締結チタ
ンワイヤー。
5. The biological fastening titanium wire according to claim 1, wherein the hydrogen content is 20 ppm or less.
【請求項6】 窒素100ppm以下であることを特徴
とする請求項1乃至5のいずれかに記載の生体用締結チ
タンワイヤー。
6. The biological fastening titanium wire according to claim 1, wherein the nitrogen content is 100 ppm or less.
【請求項7】 窒素50ppm以下であることを特徴と
する請求項1乃至5のいずれかに記載の生体用締結チタ
ンワイヤー。
7. The fastening titanium wire for a living body according to claim 1, wherein the nitrogen content is 50 ppm or less.
【請求項8】 窒素20ppm以下であることを特徴と
する請求項1乃至5のいずれかに記載の生体用締結チタ
ンワイヤー。
8. The biological fastening titanium wire according to claim 1, wherein the nitrogen content is 20 ppm or less.
【請求項9】 炭素200ppm以下であることを特徴
とする請求項1乃至8のいずれかに記載の生体用締結チ
タンワイヤー。
9. The fastening titanium wire for a living body according to claim 1, wherein carbon content is 200 ppm or less.
【請求項10】 炭素100ppm以下であることを特
徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の生体用締結
チタンワイヤー。
10. The fastening titanium wire for a living body according to claim 1, wherein carbon content is 100 ppm or less.
【請求項11】 炭素50ppm以下であることを特徴
とする請求項1乃至8のいずれかに記載の生体用締結チ
タンワイヤー。
11. The fastening titanium wire for a living body according to claim 1, wherein carbon content is 50 ppm or less.
【請求項12】 ガス成分を除く不純物が50ppm以
下であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに
記載の生体用締結チタンワイヤー。
12. The biological fastening titanium wire according to claim 1, wherein impurities other than gas components are 50 ppm or less.
【請求項13】 ガス成分を除く不純物が20ppm以
下であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに
記載の生体用締結チタンワイヤー。
13. The biological fastening titanium wire according to any one of claims 1 to 11, wherein impurities excluding gas components are 20 ppm or less.
【請求項14】 平均結晶粒径が5μm〜150μmで
あることを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載
の生体用締結チタンワイヤー。
14. The biological fastening titanium wire according to claim 1, wherein the average crystal grain size is 5 μm to 150 μm.
【請求項15】 最終冷間伸線加工後、400℃〜90
0℃の温度域で焼鈍することを特徴とするガス成分であ
る酸素300ppm以下、水素50ppm以下、窒素2
00ppm以下、炭素400ppm以下、かつガス成分
を除く不純物が100ppm以下、残部チタンである生
体用締結チタンワイヤーの製造方法。
15. After the final cold drawing, 400 ° C. to 90 ° C.
Gas components characterized by annealing in a temperature range of 0 ° C. are oxygen 300 ppm or less, hydrogen 50 ppm or less, nitrogen 2
A method for producing a biologically fastened titanium wire, wherein 00 ppm or less, carbon 400 ppm or less, impurities other than gas components are 100 ppm or less, and the balance is titanium.
【請求項16】 最終冷間伸線加工後、400℃〜90
0℃の温度域で焼鈍することを特徴とするガス成分であ
る酸素200ppm以下、水素50ppm以下、窒素2
00ppm以下、炭素400ppm以下、かつガス成分
を除く不純物が100ppm以下、残部チタンである生
体用締結チタンワイヤーの製造方法。
16. After the final cold wire drawing, 400 ° C. to 90 ° C.
A gas component characterized by being annealed in a temperature range of 0 ° C. Oxygen 200 ppm or less, hydrogen 50 ppm or less, nitrogen 2
A method for producing a biologically fastened titanium wire, wherein 00 ppm or less, carbon 400 ppm or less, impurities other than gas components are 100 ppm or less, and the balance is titanium.
【請求項17】 最終冷間伸線加工後、400℃〜90
0℃の温度域で焼鈍することを特徴とするガス成分であ
る酸素100ppm以下、水素50ppm以下、窒素2
00ppm以下、炭素400ppm以下、かつガス成分
を除く不純物が100ppm以下、残部チタンである生
体用締結チタンワイヤーの製造方法。
17. After the final cold wire drawing, 400 ° C. to 90 ° C.
A gas component characterized by being annealed in a temperature range of 0 ° C. Oxygen 100ppm or less, hydrogen 50ppm or less, nitrogen 2
A method for producing a biologically fastened titanium wire, wherein 00 ppm or less, carbon 400 ppm or less, impurities other than gas components are 100 ppm or less, and the balance is titanium.
【請求項18】 最終冷間伸線加工後、500℃〜70
0℃の温度域で焼鈍することを特徴とする請求項15乃至
17のいずれかに記載の生体用締結チタンワイヤーの製造
方法。
18. After final cold drawing, 500 ° C. to 70 ° C.
16. Annealing in a temperature range of 0 ° C. 16.
18. The method for producing a titanium wire for fastening a living body according to any one of 17.
【請求項19】 最終冷間伸線加工後、550℃〜65
0℃の温度域で焼鈍することを特徴とする請求項15乃至
17のいずれかに記載の生体用締結チタンワイヤーの製造
方法。
19. After the final cold drawing, the temperature is from 550 ° C. to 65.
16. Annealing in a temperature range of 0 ° C. 16.
18. The method for producing a titanium wire for fastening a living body according to any one of 17.
【請求項20】 水素30ppm以下であることを特徴
とする請求項15乃至19のいずれかに記載の生体用締結チ
タンワイヤーの製造方法。
20. The method for producing a titanium wire for fastening a living body according to claim 15, wherein the hydrogen content is 30 ppm or less.
【請求項21】 水素20ppm以下であることを特徴
とする請求項15乃至19のいずれかに記載の生体用締結チ
タンワイヤーの製造方法。
21. The method for producing a fastening titanium wire for living body according to claim 15, wherein the hydrogen content is 20 ppm or less.
【請求項22】 窒素100ppm以下であることを特
徴とする請求項15乃至21のいずれかに記載の生体用締結
チタンワイヤーの製造方法。
22. The method for producing a titanium wire for fastening a living body according to claim 15, wherein nitrogen is 100 ppm or less.
【請求項23】 窒素50ppm以下であることを特徴
とする請求項15乃至21のいずれかに記載の生体用締結チ
タンワイヤーの製造方法。
23. The method for producing a fastening titanium wire for living body according to claim 15, wherein the nitrogen content is 50 ppm or less.
【請求項24】 窒素20ppm以下であることを特徴
とする請求項15乃至21のいずれかに記載の生体用締結チ
タンワイヤーの製造方法。
24. The method for producing a fastening titanium wire for living body according to any one of claims 15 to 21, wherein the nitrogen content is 20 ppm or less.
【請求項25】 炭素200ppm以下であることを特
徴とする請求項15乃至24のいずれかに記載 の生体用締
結チタンワイヤーの製造方法。
25. The method for producing a fastening titanium wire for living body according to any one of claims 15 to 24, wherein carbon content is 200 ppm or less.
【請求項26】 炭素100ppm以下であることを特
徴とする請求項15乃至24のいずれかに記載の生体用締結
チタンワイヤーの製造方法。
26. The method for producing a fastening titanium wire for living body according to any one of claims 15 to 24, wherein carbon content is 100 ppm or less.
【請求項27】 炭素50ppm以下であることを特徴
とする請求項15乃至24のいずれかに記載の生体用締結チ
タンワイヤーの製造方法。
27. The method for producing a fastening titanium wire for living body according to any one of claims 15 to 24, wherein carbon content is 50 ppm or less.
【請求項28】 ガス成分を除く不純物が50ppm以
下であることを特徴とする請求項15乃至27のいずれかに
記載の生体用締結チタンワイヤーの製造方法。
28. The method for producing a titanium wire for biological fastening according to any one of claims 15 to 27, wherein impurities other than gas components are 50 ppm or less.
【請求項29】 ガス成分を除く不純物が20ppm以
下であることを特徴とする請求項15乃至27のいずれかに
記載の生体用締結チタンワイヤーの製造方法。
29. The method for producing a titanium wire for fastening a living body according to claim 15, wherein impurities other than gas components are 20 ppm or less.
【請求項30】 平均結晶粒径が5μm〜150μmで
あることを特徴とする請求項15乃至29のいずれかに記載
の生体用締結チタンワイヤーの製造方法。
30. The method for producing a titanium wire for fastening a living body according to any one of claims 15 to 29, wherein the average crystal grain size is 5 μm to 150 μm.
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