2003 Fiscal Year Annual Research Report
回転曲げ疲労試験における生体内埋め込み金属電極の摩耗および元素溶出特性
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14350365
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| Research Institution | TOHOKU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
井口 泰孝 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90005413)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
成島 尚之 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20198394)
大内 千秋 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00312603)
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| Keywords | 生体材料 / ステンレス鋼 / 回転曲げ疲労試験 / イオン溶出 / ハンクス溶液 / 乳酸溶液 / 摩耗紛 / 擦過腐食 |
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| Research Abstract |
昨年度、ステンレス鋼製生体刺激電極の回転曲げ疲労特性を310K、擬似体液であるHanks溶液中および1%乳酸溶液中で明らかにしたが、本年度はチタン材料製細線を用い、その回転曲げ疲労特性を検討し以下の結果を得た。
1.市販の直径100μmのC.P.チタン細線では、1%乳酸中と蒸留水中において疲労強度に差異はなかった。しかしながら、回転曲げ疲労試験中におけるチタンイオン溶出量は1%乳酸中の方が多いことがわかった。いずれの溶液中においても、チタンイオンの溶出が確認されたことは、回転曲げに伴い不動態皮膜が破壊され、その再生が十分ではないことを示唆するものである。
2.当研究室で開発したβ型チタン合金(Ti-14Mo-3Nb-1.5Zr-0.08O)を素材として作製した直径100μmの細線では、C.P.Tiよりも高い疲労強度が得られた。この原因は合金化に伴い、強度が向上したためと考えられる。
3.チタン系材料の疲労強度は引張り強度の5〜6割程度と考えられているが、市販の直径100μmのC.P.チタン細線では約3割に留まった。これは細線化プロセスにおいて形成された表面のクラックが疲労破壊の起点となったためと考えられる。
4.DLC(diamond like carbon)をコーティングした直径100μmのC.P.チタン細線では、処理プロセスにおいて引張り強度が減少したため、疲労強度が未処理材よりも低下したものの疲労強度は引張り強度の7割程度となった。これらは、DLCコーティングプロセスの最適化によりチタン細線の疲労特性が向上する可能性のあることを示唆する。また、疲労試験中にDLCと基板のTi線の中間のCr相やWC相からのCrやWイオンの溶出が確認された。生体中へ応用する場合には、これらの中間コーティング相の選択も重要であることがわかった。
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