レーザスペックル計測技術を用いた生体硬組織の強度および損傷評価に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09875030
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小倉 敬二 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (70029007)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木田 勝之 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (00271031) ; 西川 出 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (90189267)
• Keywords: コンポジットレジン / 光重合 / 引張強さ / ヤング率 / 引張速度 / レーザスペックル / 生体硬組織 / ボーンセメント

Research Abstract

今年度は生体硬組織の代表としてボーンセメントと歯科用コンポジットレジンを選び,その静機械的性質の把握から,疲労挙動について調べた.得られた主な結論を以下に示す.
1. 歯科用コンポジットレジンの微小サンプルに対してレーザスペックル法によるひずみ計測が可能であることを明らかにした.また従来行われてきた箔ひずみゲージ法による計測ではすべてヤング率を過大評価することがわかった.これは箔ひずみゲージを添付する際の接着剤による強化が作用するものと考えられた.以上の実験より非接触計測の必要性が極めて高いことが明らかとなった.
2. 歯科用コンポジットレジンの静機械的性質のうちヤング率に着目して特性を調べた.紫外線を用いた光重合後,ヤング率は時間と共に一旦上昇するものの100時間付近を境に低下していく挙動が観察された.一方,疲労荷重下では繰り返しと共に硬化が続くことが分かった.これは応力繰り返しによる重合の促進が生じたためと考えられた.
3. 生理食塩水を含浸させた環境下ではヤング率は若干低下する傾向を示した.
4. 疲労挙動に及ぼす荷重レベルの影響を調べた結果,極めて低い荷重レベルでは静機械的性質の場合と同様,初期に硬化後,軟化するような挙動が現れた.このことより,繰り返し負荷に伴う追加重合のためにはあるレベル以上の応力が必要であることが明らかとなった.

Research Products

• [Publications] 小倉敬二,西川 出,田中盛彦,門阪宗樹: "セラミックスき裂材のCOD計測と疲労き裂進展駆動力の検討" 日本機械学会講演論文集. No984-1. 4-7-4-8 (1998)
• [Publications] 小倉敬二,西川 出,竹中雅彦,岡野公泰: "高温下セラミックスの疲労寿命に及ぼす荷重繰り返しの影響" 日本機械学会講演論文集. No984-1. 4-11-4-12 (1998)
• [Publications] 小倉敬二,西川 出,門阪宗樹,田中盛彦: "アルミナおよび窒化ケイ素セラミックスの不連続的疲労き裂進展と開閉口" 日本材料学会第46期学術講演会講演論文集. 71-72 (1998)
• [Publications] 西川 出,小倉敬二,山田周治,坂上昌弘: "レーザスペックルプロファイルの定量解析と表面疲労損傷評価への応用" 日本材料学会第46期学術講演会講演論文集. 75-76 (1998)
• [Publications] 小倉敬二,西川 出,田中盛彦: "レーザスペックルによる窒化ケイ素セラミックスの疲労き裂開口観察" 日本機械学会講演論文集. No98-3. 687-688 (1998)
• [Publications] 小倉敬二,西川 出,高橋英和,上野 聡: "歯科用コンポジットの静的ならびに疲労負荷下における応力-ひずみ応答" 日本材料学会第48期学術講演会講演論文集. 発表予定. 発表予定 (1999)