研究開発された技術紹介

タンが多く用いられているインプラント部材は、現在切削加工されており、材料歩留まり向上の観点から鍛造加工法の確立が急がれているが、硬くスプリングバックが大きい、加工熱の取り扱いが難しいといった材料の難加工性の為に、現在では加工技術が確立していない。これらの課題を解決し、現在は非常に高価なものになっているインプラントの低価格化に資するような新たな加工技術の確立を目指す

生体適合性が高い純チタン(HV140)により、チタン合金並みの品質・硬度を実現する
・純チタンの冷間鍛造で、割れが発生しないこと
・純チタンの冷間鍛造で、組織状態に問題がないこと
・純チタンの冷間鍛造における加工硬化状況を確認(目標硬度：HV250~300)
(新技術)
<冷間鍛造によるインプラント加工法>
(課題解決)
・冷間鍛造による加工法を開発
・加工難易度が高いものの、材料歩留まりが良好
・製品強度が良好

・冷間鍛造の加工条件を設定
-冷間鍛造加工の材料には生体適合性が良好で人体に無害な純チタンを選定
-ボーンプレート(s/L)、人工関節ステムそれぞれの加工難度に合わせた工程を設計
-スプリングバックが大きいチタンの特性を踏まえた金型を設計
・最も加工難易度が高い加工品において高硬度化を実現
-加工限界に近い人工関節ステムにおいて目標硬度HV250超に達し、表面の割れが発生していなかった
-加工後には明らかな微細化が観察され、内部に割れは発生していなかった
・冷間鍛造により、チタン合金並みの加工硬度の実現へ
-投入材料の形状・表面潤滑処理・温度を最適化することで、冷間鍛造でも純チタン(HV140)の組織の微細化が可能であり、HV250~300のチタン合金並みの硬度に達することを確信

チタン製整形インプラントを冷間鍛造することで、大幅な高強度化・低価格化を図り、普及を促進する

サポイン実施期間終了後休止していたが、2019年11月より研究開発再開

・歩留まり向上：材料歩留まり60%を実現(切削加工による材料歩留まりは30%)
・低コスト化：ネットシェイプ加工により、コストを削減
・強度向上：組織微細化により、切削加工に匹敵する高強度を実現

さらなる研究により早期の実用化を目指す高強度・低コストの純チタン製インプラント実現への期待に応えるため、早期の実用化に向けた研究を継続していく