可生物降解医疗器械

1.本发明涉及一种可生物降解医疗器械。


背景技术：

2.以往，作为用于粘接或固定骨头的医疗器械，有采用金属材料形成的器械。此时为了防止金属制医疗器械在治疗后还继续残留在体内，通常在治疗后或治愈后通过再次手术来将医疗器械去除。但是，再次进行手术对患者而言负担较大，因此正在开发会在生物体内溶解的可生物降解医疗器械。作为会在生物体内溶解的可生物降解医疗器械的材料，能够考虑具有适当强度的高纯度镁材料(例如参照专利文献1)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：国际公开第2013/021913号


技术实现要素：

6.但由于高纯度镁材料在生物体内的耐腐蚀性较低，所以存在会迅速溶解的问题。
7.本发明的发明人研究通过使镁晶粒的取向性变化来控制可生物降解医疗器械的耐腐蚀性(溶解性)。
8.已知镁晶粒具有六方最密堆积结构，在其(0001)面朝向可生物降解医疗器械的表面侧取向的情况下，镁晶粒的耐腐蚀性得到提高而变得难以溶解。因此，本发明的发明人对以下问题进行了研究：在使镁晶粒的(0001)面朝向表面侧取向的部分的面积相对于可生物降解医疗器械的表面(相对于整个表面的面积比例)变化的情况下，可生物降解医疗器械的耐腐蚀性如何变化。
9.反复进行上述研究的结果是，本发明的发明人得到以下见解：通过使镁晶粒的(0001)面朝向表面侧取向的部分的面积相对于可生物降解医疗器械的表面增大，可生物降解医疗器械的耐腐蚀性能够得到某种程度的提高，但如果在可生物降解医疗器械的表面的一部分具有耐腐蚀性较低且易于溶解的(10-10)面或(2-1-10)面朝向表面侧取向的部分，则溶解会经由该部分从表面朝向中心部进行，因此可生物降解医疗器械的耐腐蚀性下降。因此，难以大幅提高可生物降解医疗器械的耐腐蚀性。
10.因此，本发明的发明人进一步反复研究的结果是，发现：在可生物降解医疗器械的规定剖面中六方晶系结构中的(0001)面朝向器械表面侧取向的镁晶粒层遍及整周地连续的情况下，可生物降解医疗器械的耐腐蚀性会大幅提高而难以溶解。
11.即，在本发明涉及的可生物降解医疗器械，其特征在于：采用镁材形成，在至少1个规定剖面中，六方晶系结构中的(0001)面朝向表面侧取向的镁晶粒层遍及整周地连续。
12.此外，在本发明中，例如在可生物降解医疗器械为长条状器械的情况下，在横剖面中，“六方晶系结构中的(0001)面朝向表面侧取向的镁晶粒”包含：“六方晶系结构中的(0001)面相对于器械表面的法线方向垂直地配置的镁晶粒”、以及“六方晶系结构中的
(0001)面的法线方向相对于器械表面的法线方向倾斜0度～45度的镁晶粒(倾斜的方向可以是任意的方向)”。另外，在本发明中，例如在可生物降解医疗器械为长条状器械的情况下，在横剖面中，“镁晶粒层遍及整周地连续”是指“镁晶粒层包围可生物降解医疗器械的中心部”。
13.由此，本发明涉及的可生物降解医疗器械中，在规定剖面中，生物体内的耐腐蚀性比六方晶系结构中的(10-10)面及(2-1-10)面高的(0001)面朝向表面侧取向的镁晶粒层遍及整周地连续，因此无论从周向的哪个方向从可生物降解医疗器械的表面朝向器械中心部的溶解都难以进行。因此，通过使从可生物降解医疗器械的表面朝向器械中心部的溶解进行得比在可生物降解医疗器械的表面的至少一部分具有生物体内的耐腐蚀性较低的(10-10)面或(2-1-10)面朝向表面侧取向的镁晶粒的情况慢，由此能够提高可生物降解医疗器械的耐腐蚀性，使其难以溶解。
14.在本发明涉及的可生物降解医疗器械中，其特征在于：所述镁晶粒层在与所述规定剖面垂直的方向上连续。
15.此外，在本发明中，“镁晶粒层在与规定剖面垂直的方向上连续”是指例如在可生物降解医疗器械为长条状器械的情况下，“横剖面中六方晶系结构中的(0001)面朝向表面侧取向的镁晶粒层遍及整周地连续并且该镁晶粒层在长度方向上连续”。此外，镁晶粒层在长条状器械的长度方向的至少一部分连续即可。
16.由此，本发明涉及的可生物降解医疗器械中，由于在规定剖面中无论从周向的哪个方向从可生物降解医疗器械的表面朝向器械中心部的溶解都难以进行的镁晶粒层在与规定剖面垂直的方向上连续，所以相对于器械整体的整个表面，镁晶粒层位于内侧的部分的面积比例较大。因此，能够进一步提高可生物降解医疗器械的耐腐蚀性，使其难以溶解。
17.在本发明涉及的可生物降解医疗器械中，其特征在于：所述镁材是含有99.9质量％以上的镁的纯镁材。
18.由此，在本发明涉及的可生物降解医疗器械中，即使在使用生物体内的耐腐蚀性较低的高纯度镁材料作为镁材的情况下，也能够提高可生物降解医疗器械的耐腐蚀性，使其难以溶解。
19.在本发明涉及的可生物降解医疗器械中，其特征在于：所述镁材是以镁为主要成分的镁合金。
20.由此，本发明涉及的可生物降解医疗器械中，即使在使用以镁为主要成分的镁合金作为镁材的情况下，也能够提高可生物降解医疗器械的耐腐蚀性，使其难以溶解。
21.发明效果
22.以上，根据本发明，能够控制可生物降解医疗器械的耐腐蚀性(溶解性)，使可生物降解医疗器械在生物体内以适当的溶解速度溶解。
附图说明
23.图1是表示在本发明的实施方式中评价试验所使用的试料的图。
24.图2是表示试料的横剖面中的观察部位的图(图1的a-a线涉及的放大剖视图)。
25.图3是表示从轴3方向观察横剖面时的镁晶粒的取向性的图。
26.图4是表示从轴1方向观察横剖面时的镁晶粒的取向性的图。
27.图5是表示从轴2方向观察横剖面时的镁晶粒的取向性的图。
28.图6是表示试料的纵剖面中的观察部位的图(图1的b-b线涉及的主要部分放大剖视图)。
29.图7是表示从轴3方向观察纵剖面时的镁晶粒的取向性的图。
30.图8是表示从轴1方向观察纵剖面时的镁晶粒的取向性的图。
31.图9是表示从轴2方向观察纵剖面时的镁晶粒的取向性的图。
32.图10是表示从轴3方向观察(试料n1)的横剖面的观察部位a1～a4时的镁晶粒的取向性的图。
33.图11是表示从轴1方向观察(试料n1)的横剖面的观察部位a1～a4时的镁晶粒的取向性的图。
34.图12是表示从轴2方向观察(试料n1)的横剖面的观察部位a1～a4时的镁晶粒的取向性的图。
35.图13是表示从轴3方向观察(试料n2)的横剖面的观察部位a1～a4时的镁晶粒的取向性的图。
36.图14是表示从轴1方向观察(试料n2)的横剖面的观察部位a1～a4时的镁晶粒的取向性的图。
37.图15是表示从轴2方向观察(试料n2)的横剖面的观察部位a1～a4时的镁晶粒的取向性的图。
38.图16是表示从轴3方向观察(试料n1)的纵剖面的观察部位c1～c4时的镁晶粒的取向性的图。
39.图17是表示从轴1方向观察(试料n1)的纵剖面的观察部位c1～c4时的镁晶粒的取向性的图。
40.图18是表示从轴2方向观察(试料n1)的纵剖面的观察部位c1～c4时的镁晶粒的取向性的图。
41.图19是表示从轴3方向观察(试料n2)的纵剖面的观察部位c1～c4时的镁晶粒的取向性的图。
42.图20是表示从轴1方向观察(试料n2)的纵剖面的观察部位c1～c4时的镁晶粒的取向性的图。
43.图21是表示从轴2方向观察(试料n2)的纵剖面的观察部位c1～c4时的镁晶粒的取向性的图。
44.图22是表示在从轴1方向分别观察(试料n1)的横剖面的观察部位a1～a4时六方晶系结构中的(0001面)朝向表面侧取向的镁晶粒层的分布的图。
45.图23是表示在从轴1方向观察(试料n1)的横剖面时六方晶系结构中的(0001面)朝向表面侧取向的镁晶粒层的分布的图。
46.图24是表示从轴1方向分别观察(试料n2)的横剖面的观察部位a1～a4时六方晶系结构中的(0001面)朝向表面侧取向的镁晶粒层的分布的图。
47.图25是表示从轴1方向分别观察(试料n1)的纵剖面的观察部位c1～c4时六方晶系结构中的(0001面)朝向表面侧取向的镁晶粒层的分布的图。
48.图26是表示从轴1方向分别观察(试料n2)的纵剖面的观察部位c1～c4时六方晶系
结构中的(0001面)朝向表面侧取向的镁晶粒层的分布的图。
49.图27是说明镁晶粒层在长度方向上连续的范围的图。
50.图28是表示通过溶解性的评价试验得到的数据的图。
具体实施方式
51.以下，参照附图对本发明的实施方式的可生物降解医疗器械进行说明。
52.作为本发明的实施方式涉及的可生物降解医疗器械，例如有为了在体内粘接或固定骨头而使用的板、销、螺钉等。
53.可生物降解医疗器械采用含有99.9质量％以上的镁的纯镁材形成。除了镁以外，纯镁材还含有不可避免的杂质，该不可避免的杂质例如是zn、zr、mn等，该材料的种类是任意的。
54.可生物降解医疗器械的耐腐蚀性(溶解性)根据镁晶粒相对于可生物降解医疗器械的表面的取向性而发生变化。即，镁晶粒具有六方最密堆积结构，在其(0001)面朝向可生物降解医疗器械的表面侧取向的情况下，可生物降解医疗器械的耐腐蚀性提高(溶解性较低)。
55.因此，利用电子背散射衍射(electron back-scatter diffraction：ebsd)法对镁晶粒相对于可生物降解医疗器械的表面的取向性进行检测，并且对该可生物降解医疗器械的耐腐蚀性进行了评价试验。
56.此外，基于ebsd进行的评价试验中使用的设备类型如下所述。
57.(sem观察、eds分析)
58.扫描电子显微镜(sem)日本电子株式会社jsm-it300hr(la)
59.能量散射x射线谱仪(eds)日本电子株式会社jed-2300analysis station plus(ebsd数据收集软件(用于控制sem载物台、计算晶体取向等的软件))
60.株式会社tsl solutions oim data collection(ebsd数据解析软件(用于对收集到的数据详细地进行解析、制作地图或图表等的软件))
61.株式会社tsl solutions oim analysis
62.在本实施方式中，作为与可生物降解医疗器械相对应的试料，使用如图1的(a)所示的具有直径为2mm的圆形剖面且长度为5mm的圆柱形状的2种试料n1及n2。
63.此外，在本实施方式中，作为(试料n1)及(试料n2)，使用通过对由挤压成形得到的挤压材进行切削加工或拉延加工而成的制品。在进行切削加工的情况下，一边使挤压材以规定的转速旋转一边对其进行切削，得到所期望的形状。另外，在进行拉延加工的情况下，通过一边对挤压材适当地施加热处理(退火)一边使用拉延模具进行拉延，得到所期望的形状。(试料n1)及(试料n2)的长度方向与挤压成形中的挤压方向一致。这样，例如切削加工或拉延加工等通过一边用热处理或加工热来调整试料的晶粒的粒度一边对试料的整周施加规定的应力，能够在试料内部形成遍及整周地取向性一致的层。此外，对试料的整周施加规定应力的加工方法不限定于切削加工、拉延加工。
64.(镁晶粒的取向性)
65.首先，关于(试料n1)及(试料n2)，针对如图1的(b)所示的那样用与轴垂直的平面剖断所得到的横剖面(图1的(b)的a-a线剖面)和如图1的(c)所示的那样用通过轴且与轴平
行地剖断所得到的纵剖面(图1的(c)的b-b线剖面)，利用电子背散射衍射对镁晶粒相对于试料表面的取向性进行了检测。
66.(横剖面的取向性)
67.针对横剖面，对从3个方向观察图2所示的观察部位a1时的镁晶粒的取向性进行了检测。在图2中，作为3个方向，示出了对观察部位a1进行观察时的轴1方向、轴2方向及轴3方向。从3个方向观察是指从与横剖面平行且相对于试料的表面垂直的方向外侧观察的情况(从轴1方向观察)、从与横剖面平行且与轴1方向垂直的方向观察的情况(从轴2方向观察)、以及从与横剖面垂直的方向观察的情况(从轴3方向观察)。此外，轴3方向是指与图2的纸面垂直的方向。
68.图3示出了从轴3方向观察横剖面的观察部位a1时的镁晶粒的取向性。因此，图3所示的从轴3方向观察到的镁晶粒的取向性展示了在实际的横剖面中所显现的镁晶粒的取向性。即，展示了在从轴3方向观察横剖面时镁晶粒的哪个面面向着轴3方向。
69.在图3中，镁晶粒的取向性如图右下方所示，六方晶系结构中的(0001)面相对于作为观察方向的轴3方向倾斜0度～45度的镁晶粒由黑色表示，(10-10)面相对于作为观察方向的轴3方向倾斜0度～45度的镁晶粒由深灰色表示，(2-1-10)面相对于作为观察方向的轴3方向倾斜0度～45度的镁晶粒由浅灰色表示。
70.此外，在图3所示的镁晶粒的取向性中，“六方晶系结构中的(0001)面相对于作为观察方向的轴3方向倾斜0度～45度”是指“六方晶系结构中的(0001)面的法线方向相对于表面的法线方向倾斜0度～45度”。在这种情况下，倾斜的方向可以是任意的方向。在以下表示镁晶粒的取向性的图中，存在观察方向与图3不同的情况，但表示镁晶粒的取向性的方法与图3是相同的。
71.根据图3可知：无论(试料n1)和(试料n2)中的哪个，都是在从轴3方向进行观察时，遍及试料的从表面附近至中心附近的整体区域，基本上是由深灰色表示的晶粒和由浅灰色表示的晶粒，而几乎没有由黑色表示的晶粒。
72.图4示出从轴1方向观察横剖面的观察部位a1时的镁晶粒的取向性，是基于图3所示的从轴3方向观察到的结果通过计算而得到的。
73.根据图4可知：无论(试料n1)和(试料n2)中的哪个，都是在从轴1方向进行观察时，遍及试料的从表面附近至中心附近的整体区域，混合存在有由黑色表示的晶粒、由深灰色表示的晶粒、以及由浅灰色表示的晶粒。特别是可知：无论(试料n1)和(试料n2)中的哪个，都是与试料的中心附近相比，在试料的表面附近由黑色表示的晶粒较多。
74.图5示出从轴2方向观察横剖面的观察部位a1时的镁晶粒的取向性，是基于图3所示的从轴3方向观察到的结果通过计算而得到的。
75.根据图5可知：无论(试料n1)和(试料n2)中的哪个，都是在从轴2方向进行观察时，遍及试料的从表面附近至中心附近的整体区域，混合存在有由黑色表示的晶粒、由深灰色表示的晶粒、以及由浅灰色表示的晶粒。特别是可知：无论(试料n1)和(试料n2)中的哪个，都是在试料的中心附近由黑色表示的晶粒较多，并且在试料的表面附近由黑色表示的晶粒较少。
76.如上所述，从轴1方向、即从自试料的外周表面朝向中心的方向观察试料的横剖面的观察部位a1时，如图4所示那样观察到较多由黑色表示的晶粒。
77.在本实施方式中，图4中由黑色表示的晶粒是“六方晶系结构中的(0001)面相对于表面的法线方向垂直地配置的镁晶粒”或“六方晶系结构中的(0001)面的法线方向相对于表面的法线方向倾斜0度～45度的镁晶粒(倾斜的方向可以是任意的方向)”，将这些镁晶粒称为“六方晶系结构中的(0001)面朝向试料的表面侧取向的镁晶粒”。
78.此外，从轴1方向对观察部位a1进行观察时，如图4所示那样观察到较多六方晶系结构中的(0001)面朝向试料的表面侧取向的镁晶粒，但基于图3～图5可知：这些镁晶粒的(0001)面向与长度方向垂直的方向倾斜的趋势较强。
79.即，可知：图4中由黑色表示的晶粒的大部分是六方晶系结构中的(0001)面相对于外周表面的法线方向垂直地配置的镁晶粒、或者是六方晶系结构中的(0001)面包含于使相对于外周表面的法线方向垂直的面围绕沿着长度方向(与横剖面垂直的方向)的直线倾斜0度～45度的面中的任一个的镁晶粒。
80.(纵剖面的取向性)
81.关于纵剖面，针对图6所示的观察部位c1，对从3个方向进行观察时的镁晶粒的取向性进行了检测。在图6中，作为3个方向，示出了对观察部位c1进行观察时的轴1方向、轴2方向及轴3方向。3个方向的观察是指从与纵剖面平行且相对于试料的表面垂直的方向外侧观察的情况(从轴1方向观察)、从与纵剖面平行且与轴1方向垂直的方向观察的情况(从轴2方向观察)、以及从与纵剖面垂直的方向观察的情况(从轴3方向观察)。此外，轴3方向是与图6的纸面垂直的方向。
82.图7示出了从轴3方向观察纵剖面的观察部位c1时的镁晶粒的取向性。因此，图7所示的从轴3方向观察到的镁晶粒的取向性展示了在实际的纵剖面中所显现的镁晶粒的取向性。即，展示了从轴3方向观察纵剖面时镁晶粒的哪个面面向着轴3方向。
83.根据图7可知：无论(试料n1)和(试料n2)中的哪个，都是在从轴3方向进行观察时，遍及试料的从表面附近至中心附近的整体区域，混合存在有由黑色表示的晶粒、由深灰色表示的晶粒、以及由浅灰色表示的晶粒。
84.图8示出从轴1方向观察纵剖面的观察部位c1时的镁晶粒的取向性，是基于图7所示的从轴3方向观察到的结果通过计算而得到的。
85.根据图8可知：无论(试料n1)和(试料n2)中的哪个，都是在从轴1方向进行观察时，遍及试料的从表面附近至中心附近的整体区域，混合存在有由黑色表示的晶粒、由深灰色表示的晶粒、以及由浅灰色表示的晶粒。特别是可知：与试料的中心附近相比，在(试料n1)的表面附近由黑色表示的晶粒较多。
86.图9示出从轴2方向观察纵剖面的观察部位c1时的镁晶粒的取向性，是基于图7所示的从轴3方向观察到的结果通过计算而得到的。
87.根据图9可知：无论(试料n1)和(试料n2)中的哪个，都是在从轴2方向进行观察时，遍及试料的从表面附近至中心附近的整体区域，基本上是由深灰色表示的晶粒、由浅灰色表示的晶粒，而几乎没有由黑色表示的晶粒。
88.如上所述，从轴1方向、即从自试料的外周表面朝向中心的方向观察试料的纵剖面的观察部位c1时，如图8所示那样观察到较多由黑色表示的晶粒。
89.在本实施方式中，图8中由黑色表示的晶粒是“六方晶系结构中的(0001)面相对于表面的法线方向垂直地配置的镁晶粒”或“六方晶系结构中的(0001)面的法线方向相对于
表面的法线方向倾斜0度～45度的镁晶粒(倾斜的方向可以是任意的方向)”。
90.此外，从轴1方向对观察部位c1进行观察时，如图8所示那样观察到较多六方晶系结构中的(0001)面朝向试料的表面侧取向的镁晶粒，但基于图7～图9可知：这些镁晶粒的(0001)面向与试料的长度方向垂直的方向倾斜的趋势较强。纵剖面的取向性就这一点而言也与横剖面的取向性是相同的。
91.(试料整周的取向性)
92.在本实施方式中，无论(试料n1)及(试料n2)都是对通过挤压成形所得到的挤压材进行切削加工或拉延加工而成的，能够认为在试料的横剖面中镁晶粒相对于试料表面的取向性遍及其整周地大致相同。
93.因此，为了确认在试料的横剖面中镁晶粒的取向性遍及整周地大致相同，针对图2所示的横剖面，对除了上述的观察部位a1以外的观察部位a2～a4的镁晶粒的取向性进行了检测。横剖面的观察部位a1～a4是在试料的表面在周向上彼此隔开90度的部位。
94.图10～图12分别示出了从轴3方向、轴1方向、轴2方向观察(试料n1)的横剖面的观察部位a1～a4时的镁晶粒的取向性。根据图10～图12可知：在(试料n1)的横剖面中，在圆周方向上彼此隔开90度的部位上的镁晶粒的取向性大致相同。
95.图13～图15分别示出了(试料n2)的横剖面的观察部位a1～a4上的从轴3方向、轴1方向、轴2方向进行观察时的镁晶粒的取向性。根据图13～图15可知：与(试料n1)同样地，在(试料n2)的横剖面中，在圆周方向上彼此隔开90度的部位上的镁晶粒的取向性大致相同。
96.具体而言，根据图10及图13可知几乎没有由黑色表示的晶粒。根据图11及图14可知：与试料的中心附近相比，在试料的表面附近由黑色表示的晶粒较多。根据图12及图15可知：与试料的中心附近相比，在试料的表面附近由黑色表示的晶粒较少。
97.(试料长度方向的取向性)
98.另外，无论(试料n1)及(试料n2)都是对通过挤压成形得到的挤压材进行切削加工或拉延加工而成的，能够认为在试料的纵剖面中镁晶粒相对于试料表面的取向性在其长度方向的大部分大致相同。
99.因此，为了确认镁晶粒的取向性在长度方向的大部分大致相同，针对图6所示的纵剖面，对除了上述的观察部位c1以外的观察部位c2～c4的镁晶粒的取向性进行了检测。观察部位c1、c2是在试料的沿着纵剖面的长度方向的一个表面中在长度方向上分离的两个部位，观察部位c3、c4是在试料的沿着纵剖面的长度方向的另一个表面中在长度方向上分离的两个部位。
100.图16～图18分别示出了从轴3方向、轴1方向、轴2方向观察(试料n1)的纵剖面的观察部位c1～c4时的镁晶粒的取向性。根据图16～图18可知：在(试料n1)的纵剖面中，在长度方向上分离的部位上的镁晶粒的取向性在该长度方向的大部分大致相同。
101.图19～图21分别示出了(试料n2)的纵剖面的观察部位c1～c4上的从轴3方向、轴1方向、轴2方向进行观察时的镁晶粒的取向性。根据图19～图21可知：与(试料n1)同样地，在(试料n2)的表面中在长度方向上分离的两个部位上的镁晶粒的取向性在该长度方向的大部分大致相同。
102.具体而言，根据图16及图19可知：遍及试料的从表面附近至中心附近的整体区域，混合存在有由黑色表示的晶粒、由深灰色表示的晶粒、以及由浅灰色表示的晶粒。根据图17
及图20可知：与试料的中心附近相比，在试料的表面附近由黑色表示的晶粒较多。根据图18及图21可知几乎没有由黑色表示的晶粒。
103.(晶粒的分布)
104.六方晶系结构中的(0001)面朝向表面侧取向的晶粒的分布对试料的耐腐蚀性(溶解性)影响较大，因此针对(试料n1)及(试料n2)，对从垂直方向外侧(轴1方向)观察试料的外周表面时的镁晶粒的取向性进行了详细的考察。
105.(横剖面中的晶粒的分布)
106.关于(试料n1)的横剖面
107.图22用黑色表示分别从轴1方向观察(试料n1)的横剖面的观察部位a1～a4时六方晶系结构中的(0001)面朝向试料的表面侧取向的晶粒的分布。此外，图22与仅示出图11中以黑色表示的镁晶粒的图相同。
108.如上所述，观察部位a1～a4是横剖面中在试料表面的周向(试料的绕轴的方向)上彼此隔开90度的部位，图22的左右方向与试料的周向对应。此外，图24中也是同样的。
109.可知在观察部位a1～a4的分布中，分别在例如由虚线包围的区域内由黑色表示的晶粒在左右方向的整个区域内连续地分布。此外，在本实施方式中，将图22中由黑色表示的晶粒连续的部分称为六方晶系结构中的(0001面)朝向试料的表面侧取向的晶粒层。这一点对于图24～图26也是同样的。这样，无论在图22的观察部位a1～a4中的哪个部位，都包含至少1个这样的区域：(0001面)朝向试料的表面侧取向的晶粒层以在试料周向的整个区域内连续的方式分布。
110.图23是将图22的观察部位a1～a4的分布以与横剖面对应的方式配置的图。六方晶系结构中的(0001面)朝向试料的表面侧取向的晶粒层，在试料表面中周向上彼此隔开90度的观察部位a1～a4中的每一部位沿着试料的周向在整个区域内连续地分布。
111.在横剖面中，在周向上4个观察部位a1～a4以外的部分(图23中由虚线表示的区域)观察试料的从表面延伸至中心部的规定幅度(沿着试料的轴周边的长度)的区域的情况下，能够认为也与观察部位a1～a4同样地包含至少1个这样的区域：(0001面)朝向试料的表面侧取向的晶粒层在该区域中以在试料周向的整个区域内连续的方式分布。即，能够认为在试料的横剖面中，无论用直线将位于试料表面的任意位置与试料的中心部连接，该直线都会通过至少1个(0001面)朝向试料的表面侧取向的晶粒层。
112.进一步，在试料的横剖面中，0001面朝向试料的表面侧取向的晶粒层也从试料的表面侧向中心侧连续地延伸，将在试料的周向或径向上靠近的晶粒层和晶粒层结合。由此，特别是在靠近试料表面的一侧(被认为在切削加工或拉延加工时作用有应力的部分)，0001面朝向试料的表面侧取向的晶粒层成为部分连成网眼状的构造。
113.因此，在(试料n1)的横剖面中，六方晶系结构中的(0001面)朝向试料的表面侧取向的镁晶粒层遍及整周地连续。即，镁晶粒层包围可生物降解医疗器械的中心部。
114.关于(试料n2)的横剖面
115.图24用黑色示出在从轴1方向分别观察(试料n2)的横剖面的观察部位a1～a4时六方晶系结构中的(0001)面朝向试料的表面侧取向的晶粒的分布。此外，图24与仅示出图14中以黑色表示的镁晶粒的图相同。
116.可知在观察部位a1～a4的分布中，分别在例如由虚线包围的区域内由黑色表示的
晶粒在左右方向的整个区域内连续地分布。这样，无论在图24的观察部位a1～a4中的哪个部位，都包含至少1个这样的区域：(0001面)朝向试料的表面侧取向的晶粒层以在试料周向的整个区域内连续的方式分布。
117.因此，与(试料n1)的横剖面同样地，在(试料n2)的横剖面中，六方晶系结构中的(0001面)朝向试料的表面侧取向的镁晶粒层遍及整周地连续。即，镁晶粒层包围可生物降解医疗器械的中心部。
118.(纵剖面中的晶粒的分布)
119.关于(试料n1)的纵剖面
120.图25用黑色示出从轴1方向分别观察(试料n1)的纵剖面的观察部位c1～c4时六方晶系结构中的(0001)面朝向试料的表面侧取向的晶粒的分布。此外，图25与仅示出图17中以黑色表示的镁晶粒的图相同。
121.如上所述，观察部位c1～c4是在试料的纵剖面中在长度方向上分离的部位，图25的左右方向与试料的长度方向对应。此外，图26中也是同样的。
122.可知在观察部位c1～c4的分布中，例如在由虚线包围的区域内由黑色表示的晶粒在左右方向的整个区域内连续地分布。这样，无论在图25的观察部位c1～c4中的哪个部位，都包含至少1个这样的区域：六方晶系结构中的(0001面)朝向试料的表面侧取向的晶粒层以在试料的长度方向的整个区域内连续的方式分布。
123.在纵剖面中，在长度方向上在4个观察部位c1～c4以外的部分观察试料的从表面延伸至中心部的规定幅度(沿着试料的长度方向的长度)的区域的情况下，能够认为也与观察部位c1～c4同样地包含至少1个这样的区域：(0001面)朝向试料的表面侧取向的晶粒层在该区域以在试料的长度方向的整个区域内连续的方式分布。
124.进一步，在试料的纵剖面中，0001面朝向试料的表面侧取向的晶粒层也从试料的表面侧向中心侧连续地延伸，将在试料的长度方向或径向上靠近的晶粒层和晶粒层结合。由此，特别是在靠近试料表面的一侧(被认为在切削加工或拉延加工时应力所作用的部分)，0001面朝向试料的表面侧取向的晶粒层成为部分连成网眼状的构造。
125.因此，在(试料n1)的纵剖面中，在两个观察部位c1～c2之间、以及两个观察部位c3～c4之间，都是六方晶系结构中的(0001面)朝向试料的表面侧取向的晶粒层在长度方向上连续地分布。
126.关于(试料n2)的纵剖面
127.图26用黑色示出从轴1方向分别观察(试料n2)的纵剖面的观察部位c1～c4时六方晶系结构中的(0001)面朝向试料的表面侧取向的晶粒的分布。此外，图26与仅示出图20中以黑色表示的镁晶粒的图相同。
128.可知在图26的观察部位c1、c3、c4的分布中，例如在由虚线包围的区域内由黑色表示的晶粒在左右方向的整个区域内连续地分布。这样，无论在图26的观察部位c1～c4中的哪个部位，都包含至少1个这样的区域：六方晶系结构中的(0001面)朝向试料的表面侧取向的晶粒层以在试料的长度方向的整个区域内连续的方式分布。
129.与此相对，可知在观察部位c2的分布中，由黑色表示的晶粒在左右方向的整个区域内并非连续地分布。这样，在图26的观察部位c2不包含这样的区域：六方晶系结构中的(0001面)朝向试料的表面侧取向的晶粒层以在试料的长度方向的整个区域内连续的方式
分布。
130.如上所述，如图27的(a)所示，能够认为在(试料n1)的纵剖面中，六方晶系结构中的(0001面)朝向试料的表面侧取向的镁晶粒层至少在观察部位c2～c4的范围a1内连续。
131.与此相对，如图27的(b)所示，能够认为在(试料n2)的纵剖面中，六方晶系结构中的(0001面)朝向试料的表面侧取向的镁晶粒层至少在观察部位c3～c4的范围a2内连续。
132.因此，能够认为就六方晶系结构中的(0001面)朝向试料的表面侧取向的镁晶粒层在长度方向上连续的范围而言，(试料n1)比(试料n2)大。
133.(溶解性的评价试验)
134.对(试料n1)及(试料n2)进行了溶解性评价试验。作为溶解性评价试验，将试料浸渍在通过向hbss(+)[富士胶片和光纯药株式会社制：编号082-08961]中添加碳酸氢钠[和光纯药株式会社制：编号199-05985]而将ph值调整为7.67的模拟体液中，并测量试料的重量变化。浸渍有试料的容器收纳于多气体培养箱[松下医疗株式会社制：型号mco-170muvh-pj]中，以柜内温度37度、co2浓度5％进行管理。
[0135]
图28示出了通过对(试料n1)及(试料n2)进行溶解性评价试验而得到的数据。此外，图28的横轴表示从溶解性评价试验开始时起的天数，纵轴表示试料的腐蚀量(试料溶解而减少的重量)。
[0136]
根据图28可知：(试料n1)从浸渍开始至经过大约56天为止是重量几乎不发生变化的状态，从大约56天之后重量逐渐减少。与此相对，可知(试料n2)从浸渍开始至经过大约10天为止是重量几乎不发生变化的状态，但从大约10天之后重量逐渐减少。
[0137]
此外，图28示出了为了与(试料n1)和(试料n2)比较溶解性而通过对比较材进行溶解性评价试验所得到的数据。作为比较材的溶解性评价试验，将比较材浸渍在仅有hbss(+)的模拟体液中，将浸渍有试料的容器以柜内温度37度进行管理。
[0138]
作为比较材，使用采用含有99.9质量％以上的镁的纯镁材形成并通过挤压成形得到的挤压材。溶解性评价试验中使用的试料n1、n2及比较材的尺寸如以下所述。
[0139]
试料n1、n2：φ2
×
50mm(体积157mm3)
[0140]
比较材：φ7.7
×
12mm(体积558.5mm3)
[0141]
如上所述，(试料n1)及(试料n2)是对通过挤压成形得到的挤压材进行切削加工或拉延加工而成的，与此相对，比较材是通过挤压成形而得到的挤压材，未进行切削加工或拉延加工。图28的比较材的图表示出了从浸渍开始至经过了大约25日时比较材全部溶解消失的情况。
[0142]
可知，无论(试料n1)及(试料n2)中的哪个，都由于在至少1个横剖面中六方晶系结构中的(0001面)朝向试料的表面侧取向的镁晶粒层遍及整周地连续，所以如图28所示的那样(试料n1)及(试料n2)的溶解速度与比较材的溶解速度相比非常慢。
[0143]
此外，(试料n1)及(试料n2)的溶解性评价试验和比较材的溶解性评价试验中使用了不同的模拟体液，但在如比较材的溶解性评价试验那样模拟体液仅为hbss(+)的情况下，由于ph值比如(试料n1)及(试料n2)的溶解性评价试验那样模拟体液为在hbss(+)中添加碳酸氢钠的情况高(碱性较强)，所以具有纯镁更难以溶解的特性。即，尽管与(试料n1)及(试料n2)相比，比较材在更难以溶解的试验环境中，其结果却是比较材更迅速地溶解消失。另外，尽管比较材的体积比(试料n1)及(试料n2)的体积大，其结果却是比较材更迅速地溶解
消失。
[0144]
另外可知：就上述的镁晶粒层遍及整周地连续的横剖面而言，由于(试料n1)与(试料n2)相比在长度方向上更大的范围内连续，所以(试料n1)的溶解速度比(试料n2)的溶解速度更慢。
[0145]
此外，在本实施方式中，根据利用电子背散射衍射法检测镁晶粒的取向性而得到的结果可知：对通过挤压成形得到的挤压材进行拉延加工、切削加工、压造加工等，能够从整个外周朝向内部施加均匀的应力，由此使晶粒的取向性遍及整周地一致。
[0146]
如以上说明的那样，本实施方式的可生物降解医疗器械采用镁材形成，在至少1个横剖面中六方晶系结构中的(0001面)朝向表面侧取向的镁晶粒层遍及整周地连续。
[0147]
由此，在本实施方式的可生物降解医疗器械中，在横剖面中，生物体内的耐腐蚀性比六方晶系结构中的(10-10)面及(2-1-10)面高的(0001)面朝向表面侧取向的镁晶粒层遍及整周地连续，因此无论从周向的哪个方向从可生物降解医疗器械的表面朝向器械中心部的溶解都难以进行。因此，通过使从可生物降解医疗器械的表面朝向器械中心部的溶解进行得比在可生物降解医疗器械的表面的至少一部分具有生物体内的耐腐蚀性较低的(10-10)面或(2-1-10)面朝向表面侧取向的镁晶粒的情况慢，能够提高可生物降解医疗器械的耐腐蚀性，使其难以溶解。
[0148]
在本实施方式的可生物降解医疗器械中，镁晶粒层在与横剖面垂直的方向上连续。
[0149]
由此，在本实施方式的可生物降解医疗器械中，由于在横剖面中无论从周向的哪个方向从可生物降解医疗器械的表面朝向器械中心部的溶解都难以进行的镁晶粒层在长度方向上连续，所以相对于器械整体的整个表面，镁晶粒层位于内侧的部分的面积比例较大。因此，能够进一步提高可生物降解医疗器械的耐腐蚀性而使其难以溶解。
[0150]
在本实施方式的可生物降解医疗器械中，镁材是含有99.9质量％以上的镁的纯镁材。
[0151]
由此，在本实施方式的可生物降解医疗器械中，即使在使用生物体内的耐腐蚀性较低的高纯度镁材料作为镁材的情况下，也能够提高可生物降解医疗器械的耐腐蚀性而使其难以溶解。
[0152]
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本实施方式的结构不限于上述的实施方式，能够进行各种变形。
[0153]
例如，在上述实施方式中，对例如为了在体内粘接或固定骨头而使用的板、销、螺钉作为可生物降解医疗器械进行了说明，但可生物降解医疗器械不限于此。可生物降解医疗器械的形状或使用方法是任意的。在上述实施方式中，对作为可生物降解医疗器械的圆柱形状的试料进行了说明，但无论可生物降解医疗器械的形状如何，都能够得到本发明的效果。
[0154]
在上述实施方式中，可生物降解医疗器械采用含有99.9质量％以上的镁的纯镁材形成，但不限于此。可生物降解医疗器械也可以采用以镁为主要成分的镁合金来形成。例如，本发明的镁合金含有1.0～2.0质量％的zn、0.05～0.80质量％的zr、0.05～0.40质量％的mn，剩余部分是包括mg及不可避免的杂质的镁合金。另外，本发明的镁合金还可以含有0.005质量％以上且小于0.20质量％的ca。即，镁合金也可以含有1.0～2.0质量％的zn、
0.05～0.80质量％的zr、0.05～0.40质量％的mn、0.005质量％以上且小于0.20质量％的ca，剩余部分是包括mg及不可避免的杂质的镁合金。在这种情况下，也能够得到与上述实施方式同样的效果。
[0155]
其他结构也能够在不脱离本发明要旨的范围内进行各种变形。
[0156]
产业上的可利用性
[0157]
本发明能够作为例如在生物体内溶解的可生物降解医疗器械加以利用。

技术特征：
1.一种可生物降解医疗器械，其特征在于：采用镁材形成，在至少1个规定剖面中，六方晶系结构中的(0001)面朝向表面侧取向的镁晶粒层遍及整周地连续。2.根据权利要求1所述的可生物降解医疗器械，其特征在于：所述镁晶粒层在与所述规定剖面垂直的方向上连续。3.根据权利要求1或2所述的可生物降解医疗器械，其特征在于：所述镁材是含有99.9质量％以上的镁的纯镁材。4.根据权利要求1或2所述的可生物降解医疗器械，其特征在于：所述镁材是以镁为主要成分的镁合金。

技术总结
本发明的目的在于提供一种在生物体内以适当的溶解速度溶解的可生物降解医疗器械。本发明的可生物降解医疗器械采用镁材形成，在至少1个横剖面中，六方晶系结构中的(0001面)朝向表面侧取向的镁晶粒层遍及整周地连续。向表面侧取向的镁晶粒层遍及整周地连续。向表面侧取向的镁晶粒层遍及整周地连续。


技术研发人员：金郁喆 堤定美 石原雅和 上野美光 村田知明 大槻洁人 小林佑辅 岡佳伸 会田哲夫
受保护的技术使用者：京都府公立大学法人 金郁喆 国立大学法人富山大学 堤定美
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2023/8/13