2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high biocompatible implant by composite spray powder and cold spray technique
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15K05695
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
山崎 泰広 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (70291755)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 生体材料 / コールドスプレー / 低弾性 / 生体適合性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超高齢化社会を迎えた我が国においては，疾病や事故により生じた生体機能の低下・欠損を人工的に回復する生体機能再建術の高度化がこれまで以上に必要となっている．再生医療発展の観点からのみならず国内産業の活性化のためにも，優れた性能と信頼性を有するインプラント材料を我が国独自の技術として開発することが強く期待されている．
本研究は，生体親和性と生体適合性に優れ，高い強度特性を有するインプラント材料を開発することを目的とする．その手法として，複合溶射粉末製造技術とコールドスプレー技術を用いて，生体親和性を確保するためハイドロキシアパタイト（HAp）を微細均一分散させ，生体適合性を確保するため多孔質化を図り低弾性率化したチタン皮膜を高密着強度でチタン合金基材に成膜する技術を開発することを目指す．
上記の目的を達成するため，1)高HAp複合率の複合粉末の開発するとともに，2)マルチスケール解析により多孔質皮膜の力学特性と気孔組織との関連性の解明，3)せん断負荷に対する界面強度をSEM内でIn-situ観察しながら評価できる新しい試験法の開発,4)複合粉末のHAp複合率・溶射条件・溶射後熱処理条件をパラメータとした高生体親和性コーティング試験片の準備，5)各パラメータの影響の解明と問題点の抽出および解決法の検討，を行った．一連の研究の結果，コールドスプレーによる高HAp複合率の複合粉末の成膜には，ボンドコートとして純Ti多孔質コーティング層が有益であること，しかし，ボンドコート層と基材の界面強度確保には溶射後熱処理が必要不可欠であること，溶射後熱処理によりHAp複合コーティングが脱離する問題が生じることを明らかにした．そして，HAp複合コーティングの脱離を防ぐため，溶射後熱処理条件を最適化するとともに，それによって生じる界面強度の低下を防ぐための基材表面処理の指針を提示した．
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