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人工骨頭用材料の先進的サイマル表面改質加工プロセスの研究

Research Project

Project/Area Number 17760112
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Production engineering/Processing studies
Research InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

片平 和俊  独立行政法人理化学研究所, 大森素形材工学研究室, 研究員 (70332252)

Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2006: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2005: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
Keywords研削加工 / 表面改質 / 生体材料 / 酸化
Research Abstract

現在,金属系インプラント材料としては,ステンレス鋼やTi合金,Co-Cr合金などが用いられているが,体重の約5倍程度の負荷が加わると言われる大腿骨・人工骨頭部には摺動性・耐摩耗性に優れたCo-Cr合金が多く用いられている.この部位に使用されるCo-Cr合金には優れた耐食性・耐摩耗性・腐食疲労特性等が要求されるうえ,化学的安定性を向上させるためにも,その表面には鏡面上の仕上がりが望まれる.
本研究は大腿骨・人工骨頭部に使用されるCo-Cr合金のさらなる高品位化に際して,一層の精度と表面機能の両立を達成するため,"サイマルプロセス(同時工程内)"でナノ精度加工と所望の表面機能(耐食性,耐摩耗性,生体適合性)を付与するという,革新性の高い独創的な表面改質加工技術の開発を目指す.本申請では,新しいナノ表面加工におけるサイマル表面改質加エプロセスを用いたバイオインプラント材料の高機能化を最終目的とし,この実現に向けて,以下の2つの項目を重要な柱として研究期間内に実施している.
1.人工骨頭用素材Co-Cr合金のナノ表面加工における先進的サイマル表面改質加工プロセスの確立
2.生体内環境をシミュレートした材料評価システムによる摩擦摩耗・腐食挙動の解明
具体的には,人工骨頭用Co-Cr合金に対する表面仕上げ法として超精密研削法を適用するための第一段階として,加工面の詳細な観察および分析を行った.その結果,#8000砥石による最終仕上げ加工によって,算術平均粗さRaで7nmという極めて良好な加工面粗さが得られた.さらに,アルミナ研磨材に比べてELID研削材は優れた表面硬さ,細胞毒性を示しており,その原因はELID研削がもたらすクロムの酸化現象および窒素の拡散現象であると示唆された.

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2007 2006 2005

All Journal Article (4 results)

  • [Journal Article] 人工骨頭用材料Co-Cr合金の高品位加工および細胞毒性評価2007

    • Author(s)
      片平和俊, 齋藤智之, 水谷正義, 小茂鳥潤, 大森整
    • Journal Title

      砥粒加工学会誌 51・3

      Pages: 177-181

    • NAID

      10018576779

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Investigation on Grinding Characteristics and Surface-Modifying Effects of Biocompatible Co-Cr Alloy2006

    • Author(s)
      Ohmori H., Katahira K., Akinou Y., Komotori J., Mizutani M.
    • Journal Title

      Annals of the CIRP 55・1

      Pages: 597-600

    • NAID

      10018576779

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 耐食金属材料の高温酸化挙動に及ぼす表面改質加工の効果2006

    • Author(s)
      片平和俊, 水谷正義, 齋藤智之, 小茂鳥潤, 上原嘉宏, 大森整
    • Journal Title

      砥粒加工学会誌 50・3

      Pages: 124-129

    • NAID

      10017285105

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] ELID grinding characteristics and surface modifying effects of Aluminum nitride (AIN) ceramics2005

    • Author(s)
      Katahira K., Ohmori H., Uehara Y., Kato T.
    • Journal Title

      Int. Journal of Machine Tools & Manufacture 45

      Pages: 891-890

    • Related Report
      2005 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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