汽车设计网-车辆工程开发解决方案提供商
ICEM.Surf.HD.DEMO(高清动画演示)
首页 工业设计车身内外饰底盘动力电气整车集成混合动力汽车制造PLM制造商与市场技术论坛
发布汽车开发方案获得收益

日本东北大学等试制出钛金属玻璃人工指关节

日本东北大学、东京工业大学和大阪大学联合开发出了适合生物体的钛金属玻璃,并试制出了人工指关节(图)。东北大学金属材料研究所对用于生物材料的钛金属玻璃的组成成分等作了优化。使用该金属玻璃,东工大应用陶瓷材料研究所开发出了可生成与骨骼牢固接合膜的生物活性膜表面处理技术,大阪大学接合科学研究所开发了易生成牢固接合膜的表面加工法。三所大学利用这些研发成果,试制出了人工指关节,并证实了金属玻璃可以与骨磷灰石等牢固地接合在一起。ics汽车设计网
ics汽车设计网
东北大学金属材料研究所优化的组成成分是,强度约为钛的3倍、弹性率接近骨骼的钛金属玻璃(Ti40Zr10Cu36Pd14、钛·锆·铜·钯,数字为原子百分比)。因不含原不锈钢制人工关节所含的镍(Ni),认为“不会致癌”。并且,与人工关节使用的钛合金相比,“具有耐摩耗性较高,滑动时不会产生摩耗粉,且弹性率接近骨骼,不易发生变形和骨折的优点”。另外,因金属玻璃凝固时体积不收缩,具有可近净成形(Near Net Shape)加工的特点。ics汽车设计网
ics汽车设计网
ics汽车设计网
钛金属玻璃制人工指关节假体。上侧的马鞍形状为关节表面部分,下侧的圆柱形状为插入部分ics汽车设计网
ics汽车设计网
ics汽车设计网
东工大应用陶瓷研究所全球首次成功开发出在构成人工指关节下侧的圆柱状插入部分的表面“敷设纳米尺寸网状生物活性膜的表面处理技术”(松下伸广副教授)。将施加电压等的电气化学处理与原来的高温高压环境下的水热合成法相结合,大幅提高了反应性,成功地在钛金属玻璃表面形成了非晶质(非晶)状的氧化钛层。具体为“在非晶质氧化钛层内部形成与氧化层稍有不同的中间层,提高了金属和陶瓷的接合性”。该氧化钛层表面包覆有骨骼的主要成分——磷灰石,可牢固接合人工指关节和骨骼。这样一来,就解决了原来金属和磷灰石不能紧密接合的问题。ics汽车设计网
ics汽车设计网
大阪大学接合研究所成功开发出了对人工指关节的插入部分表面用激光进行加工,通过组织再生形成纳米微细周期结构的核心技术。组织再生就是通过激光照射激活表面能源后自然生成周期结构的现象。对该具有纳米微细周期结构的表面施以形成生物活性化膜的表面处理。插入指骨嵌合的插入部表面可以生成磷灰石层,因此可以和骨骼紧密地接合起来。ics汽车设计网
ics汽车设计网
关于此次钛金属玻璃人工指关节假体的研发成果方面,目前已有70多篇论文发表、40多件口头发布、以及20多件专利申请。基本专利包括三个研究所共同开发并申请的“生物活性化材料”(专利申请号为2007-232224)和“金属玻璃生物活性化及生物活性化金属材料”(专利申请号为 2007-232225)。ics汽车设计网
ics汽车设计网
该研究成果是东北大学金属材料研究所、东工大应用陶瓷研究所及大阪大学接合研究所三个材料类研究所,作为日本全国共同利用研究所的合作项目实施的“金属玻璃与无机材料接合开发共同研究项目”的研究开发成果之一。该合作项目从2005年度开始实施,为期5年,计划2010年度结束。


作者:Automotive Industry News  来源: BP AutoNews  时间: 2009-06-11