(57)【要約】  しなやかさを兼ね備えた線状部材を提供する。複数本のワイヤ１を内側に空間部を有し且つ各ワイヤ１間に軸線方向に間隙部２を開けて螺旋巻きした第１〜第４螺旋体１１〜１４を径方向に複数階層させた線状部材であって、試験力に対する変位に関する引張試験において、該線状部材が破断する最大試験力Ｆの半分の半試験力ｆにおける変位ｄが、該最大試験力Ｆにおける変位Ｄの２５％〜３５％となるように、前記階層数と各階層における各ワイヤのピッチと各階層における各ワイヤの螺旋巻角度とが決定される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本のワイヤを内側に空間部を有し且つ各ワイヤ間に軸線方向に間隙部を開けて螺旋巻きした螺旋体を径方向に複数階層させた線状部材であって、
試験力に対する変位に関する引張試験において、該線状部材が破断する最大試験力の半分の半試験力における変位が、該最大試験力における変位の２５％〜３５％となるように、前記階層数と各階層における各ワイヤのピッチと各階層における各ワイヤの螺旋巻角度とを決定することを特徴とする線状部材。
【請求項２】
請求項１記載の線状部材において、
複数階層の前記螺旋体は、隣接する階層の該螺旋体の螺旋方向が逆方向となるように配置されることを特徴とする線状部材。
【請求項３】
請求項１または２記載の線状部材において、
前記ワイヤにチタンを含む金属を用いることを特徴とする線状部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本のワイヤを内側に空間部を有し且つ各ワイヤ間に軸線方向に間隙部を開けて螺旋巻きした螺旋体を径方向に複数階層させた線状部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の線状部材としては、本願発明者による、超弾性形状記憶合金よりなる複数本のワイヤを配列した基本体をワイヤの配列方向に螺旋巻きにし、内側に空間部を形成し、線状部材の外径をＤ、螺旋巻きのピッチをＰとして、−０．１９１Ｄ２＋１．０３Ｄ−０．４２７≦Ｐ≦３．４４Ｄ２−５．０６Ｄ＋２．３２の範囲内とした線状部材が知られている（下記特許文献１参照）。【０００３】
かかる線状部材によれば、装身具として、輪ゴムのように伸ばして手首に嵌めるような場合に、数十パーセントの伸び率を実現しつつ、かつ、復元力に優れた線状部材を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許５３０６７６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、近年、装身具および医療用として望まれる線状部材は、伸び率と復元力とを備えるのみならず、しなやかさを兼ね備えることが望まれている。【０００６】
そこで、本発明は、しなやかさを兼ね備えた線状部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明の線状部材は、複数本のワイヤを内側に空間部を有し且つ各ワイヤ間に軸線方向に間隙部を開けて螺旋巻きした螺旋体を径方向に複数階層させた線状部材であって、
試験力に対する変位に関する引張試験において、該線状部材が破断する最大試験力の半分の半試験力における変位が、該最大試験力における変位の２５％〜３５％となるように、前記階層数と各階層における各ワイヤのピッチと各階層における各ワイヤの螺旋巻角度とを決定することを特徴とする。【０００８】
本願発明者の鋭意の試験研究によれば、線状部材のしなやかさは、加重の比較的小さな領域では伸び率が際立つ一方、加重が大きくなっていった場合に適度な硬さが維持されるとの知見に至った。【０００９】
第１発明は、かかる知見に基づいて、試験力に対する変位に関する引張試験において、線状部材が破断する最大試験力の半分の半試験力における変位が、該最大試験力における変位の２５％〜３５％となるように、階層数と各階層における各ワイヤのピッチと各階層における各ワイヤの螺旋巻角度とを決定する。【００１０】
ここで、線状部材は、通常、破断直前で変位量が大きくなるところ、線状部材が破断する最大試験力の半分の半試験力を基準とすることで、加重の小さな領域での伸び率を特定することができる。【００１１】
さらに、半試験力における変位が、破断時の最大試験力における変位の２５％未満の場合には、加重の小さな領域での伸び率が小さくしなやかに欠けてしまう。【００１２】
一方で、半試験力における変位が、破断時の最大試験力における変位の３５％を超える場合には、加重が大きくなっていった際に伸び切ってしまい、逆にしなやかさに欠けてしまう。【００１３】
そこで、第１発明は、線状部材が破断する最大試験力の半分の半試験力における変位が、該最大試験力における変位の２５％〜３５％となるように、階層数と各階層における各ワイヤのピッチと各階層における各ワイヤの螺旋巻角度とを決定することで、しなやかさを兼ね備えることができる。【００１４】
第２発明の線状部材は、第１発明の線状部材において、
複数階層の前記螺旋体は、隣接する階層の該螺旋体の螺旋方向が逆方向となるように配置されることを特徴とする。【００１５】
第２発明の線状部材によれば、隣接する階層の螺旋体の螺旋方向が逆方向となるように配置することで、高い復元力を実現することができると共に、加重が大きくなっていった際に伸び切ってしまい、逆にしなやかさに欠けてしまうことを防止することができる。【００１６】
第３発明の線状部材は、第１または第２発明において、
前記ワイヤにチタンを含む金属を用いることを特徴とする。【００１７】
第３発明の線状部材によれば、ワイヤにチタンを含む金属を用いることで、螺旋体および当該線状部材の機械的強度を維持しつつ、体内で使用可能な金属部材として生体適合性を兼ね備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例の４層の線状部材を示す外観図。
【図２】実施例の４層の線状部材を示す外観図写真。
【図３】実施例の引張試験の結果を示す図。
【図４】他の実施例の２層の線状部材を示す外観図写真。
【図５】比較例の線状部材を示す外観図写真。
【図６】比較例の引張試験の結果を示す図。
【図７】他の比較例の線状部材を示す外観図写真。
【図８】他の比較例の引張試験の結果を示す図。
【図９】実施例と他の比較例のしなやかさを比較した図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１（Ａ）に正面図、図１（Ｂ）に（Ａ）のＩ−Ｉ線に沿った端面図で示すように、本実施形態の線状部材は、複数本のワイヤ１を内側に空間部を有し且つ各ワイヤ１間に軸線方向に間隙部２を開けて螺旋巻きした螺旋体１０を径方向に複数階層させた線状部材である。
【００２０】
螺旋体１０は、内側から第１螺旋体１１、第２螺旋体１２、第３螺旋体１３、第４螺旋体１４、・・のように複数階層となっている。
【００２１】
ここで、階層数と各階層における各ワイヤ１のピッチと各階層における各ワイヤ１の螺旋巻角度θとは、当該線状部材の試験力に対する変位に関する引張試験において、当該線状部材が破断する最大試験力Ｆの半分の半試験力ｆにおける変位ｄが、該最大試験力における変位Ｄの２５％〜３５％となるように決定される。
【００２２】
なお、ワイヤ１のピッチとは、１回転当たりの送り量であり、ワイヤ１の螺旋巻角度θは、図１に示すように、当該線状部材の長手方向とワイヤの巻き方向とのなす角である。
【００２３】
次に、図２（Ａ）に正面図、図２（Ｂ）に断面図で示す実際の４層の線状部材について説明する。
【００２４】
図２に示す線状部材は、各層のワイヤがチタンを含む合金、例えば６４チタン（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）であって、第１螺旋体１１〜第４螺旋体１４までが、表１のように構成される。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１の第１螺旋体１１は、直径０．１８ｍｍのワイヤ１が１０本で構成され、ピッチが５．０ｍｍであり、螺旋巻角度θが右巻きで６６．９°となっている。
【００２７】
第２螺旋体１２は、直径０．１８ｍｍのワイヤ１が１５本で構成され、ピッチが６．５ｍｍであり、螺旋巻角度θが左巻きで６３．３°となっている。
【００２８】
第３螺旋体１３は、直径０．１８ｍｍのワイヤ１が２１本で構成され、ピッチが８．７ｍｍであり、螺旋巻角度θが右巻きで６３．２°となっている。
【００２９】
第４螺旋体１４は、直径０．１８ｍｍのワイヤ１が２６本で構成され、ピッチが１１．０ｍｍであり、螺旋巻角度θが左巻きで６３．３°となっている。
【００３０】
次に、図３において、図２に示した実際の４層の線状部材の破断試験の結果について説明する。
【００３１】
図３（Ａ）は、かかる４層の線状部材の破断試験の結果であり、図３（Ｂ）は、同結果に当該線状部材が破断する最大試験力Ｆの半分の半試験力ｆにおける変位ｄを示した図である。
【００３２】
図３（Ａ）において、破断試験は、同一試験片に対して３回行い、１回目の最大試験力Ｆ１は２．２４［ｋＮ］であり、その最大変位Ｄ１は、２１．８［ｍｍ］である。２回目の最大試験力Ｆ２は２．２２［ｋＮ］であり、その最大変位Ｄ２は、２１．９［ｍｍ］である。３回目の最大試験力Ｆ３は２．２０［ｋＮ］であり、その最大変位Ｄ３は、１９．９［ｍｍ］である。
【００３３】
図３（Ｂ）において、１回目の半試験力ｆ１は１．１２［ｋＮ］であり、その変位ｄ１は、５．５［ｍｍ］である。２回目の半試験力ｆ２は１．１１［ｋＮ］であり、その変位ｄ２は、５．８［ｍｍ］である。３回目の最半試験力ｆ３は１．１０［ｋＮ］であり、その変位ｄ３は、５．６［ｍｍ］である。
【００３４】
ここから、１回目における最大変位Ｄ１に対する半試験力ｆ１の変位ｄ１は、２５．２％であり、２回目における最大変位Ｄ２に対する半試験力ｆ２の変位ｄ２は、２６．５％であり、３回目における最大変位Ｄ３に対する半試験力ｆ３の変位ｄ３は、２８．１％である。
【００３５】
このように、線状部材が破断する最大試験力Ｆの半分の半試験力ｆにおける変位ｄが、該最大試験力における変位Ｄの２５％〜３５％となるように、階層数と各階層における各ワイヤ１のピッチと各階層における各ワイヤ１の螺旋巻角度θとを決定することで、しなやかさを兼ね備えることができる。
【００３６】
すなわち、線状部材が破断する最大試験力Ｆの半分の半試験力ｆを基準とすることで、加重の小さな領域での伸び率を特定することができ、かかる荷重の小さな領域での半試験力ｆにおける変位ｄが、破断時の最大試験力Ｆにおける変位Ｄの２５％未満の場合のように、加重の小さな領域での伸び率が小さくしなやかに欠けてしまうこともない。
【００３７】
一方で、半試験力ｆにおける変位ｄが、破断時の最大試験力Ｆにおける変位の３５％を超える場合のように、加重が大きくなっていった際に伸び切ってしまい、逆にしなやかさに欠けてしまうということもない。
【００３８】
なお、本実施形態では、４層の線状部材について説明したが、これに限定されるものではなく、図４（Ａ）に正面図、図４（Ｂ）に断面図で示す実際の２層の線状部材や３層、５層、６層・・の線状部材（図示省略）において、線状部材が破断する最大試験力Ｆの半分の半試験力ｆにおける変位ｄが、該最大試験力における変位Ｄの２５％〜３５％となるように、階層数と各階層における各ワイヤ１のピッチと各階層における各ワイヤ１の螺旋巻角度θとを決定してもよい。
【００３９】
さらに、線状部材の階層数と各階層における各ワイヤ１のピッチと各階層における各ワイヤ１の螺旋巻角度θとを決定する際には、当該線状部材が破断する最大試験力Ｆの半分の半試験力ｆにおける変位ｄが、該最大試験力Ｆにおける変位Ｄの２５％〜３０％となることがより好ましい。これにより、荷重が大きくなった際の線状部材の伸び切りを抑えて、適度な弾力性のあるしなやかさを実現することができる。
【００４０】
以上説明した本実施形態の線状部材に対して、図５（Ａ）に正面図、図５（Ｂ）に断面図で示す比較例の線状部材では、図６（Ａ）に、かかる比較例の線状部材の破断試験の結果、図６（Ｂ）に、同結果に当該線状部材が破断する最大試験力Ｆの半分の半試験力ｆにおける変位ｄを示した図で示すように、線状部材が破断する最大試験力Ｆの半分の半試験力ｆにおける変位ｄが、最大試験力Ｆにおける変位Ｄの２５％未満となってしまい、加重の小さな領域での伸び率が小さくしなやかに欠けてしまう。
【００４１】
また、図７（Ａ）に正面図、図７（Ｂ）に断面図で示す他の比較例の線状部材では、図８（Ａ）に、かかる比較例の線状部材の破断試験の結果、図８（Ｂ）に、同結果に当該線状部材が破断する最大試験力Ｆの半分の半試験力ｆにおける変位ｄを示した図で示すように、線状部材が破断する最大試験力Ｆの半分の半試験力ｆにおける変位ｄが、最大試験力Ｆにおける変位Ｄの２５％未満となってしまい、加重の小さな領域での伸び率が小さくしなやかに欠けてしまう。
【００４２】
次に、参考として、しなやかさを表す別の指標として、図９（Ａ）に、ハング量（Ｈ）とたわみ量（δ）との関係をプロットして示す。ここでのハング量（Ｈ）とたわみ量（δ）は、図９（Ｂ）に模式的に示すように、線状部材の一端から２５０ｍｍをハング端とし、他端を固定し、ハング端を自重でたわませたときのハング量（Ｈ）とたわみ量（δ）となっている。
【００４３】
しなやかな部材ほど、自重で下方にたわむことから、たわみ量δは大きな値となり、ハング量Ｈは小さな値となる。
【００４４】
図９（Ａ）に示すように、他の比較例の線状部材（図７，図８の線状部材）と比較して、実施例の線状部材（図２，図３の線状部材）のしなやかさが高い。
【００４５】
以上詳しく説明したように、本実施形態の線状部材によれば、しなやかさを兼ね備えた線状部材を提供することができる。
【００４６】
なお、本実施形態では、ワイヤがチタンを含む合金、例えば６４チタン（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、線状部材の用途に応じて適時選択される。
【符号の説明】
【００４７】
１…ワイヤ、２…間隙、１０…螺旋体、１１…第１螺旋体、１２…第２螺旋体、１３…第３螺旋体、１４…第４螺旋体、θ…螺旋巻角度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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