2020 Fiscal Year Research-status Report
PEEK樹脂と3Dプリンターで製作する介護医療に適応した総義歯の開発
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20K18620
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| Research Institution | The Nippon Dental University |
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Principal Investigator |
三浦 大輔 日本歯科大学, 生命歯学部, 助教 (40804125)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | PEEK樹脂 / 3Dプリンター / 義歯床 / ポリエーテルエーテルケトン樹脂 / 熱溶解積層法造形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在、わが国では65歳以上の５人に1人は要介護・要支援として認定されている。近年、歯科において訪問医療を必要とする要介護・要支援患者が増加している。それに伴い、わが国の医療費も増加の一途をたどり財源不足の原因となっている。介護老人の補綴処置では歯冠補綴処置よりも義歯の症例が多いことが知られているが、義歯を製作する手順は非常に煩雑であり、最終的な義歯の完成まで複数回の訪問が必要であることから医療費や材料費がかさみ大きな問題となっている。この事実は患者、術者およびわが国にとって深刻な問題であり、医療費を少しでも削減するために安価でかつ短期間で製作できる義歯の開発が急務である。本研究ではスーパーエンジニアプラスチックの代表格であるポリエーテルエーテルケトン樹脂を医療分野への応用が進んでいる３Dプリンターを使用した熱溶解積層法造形と組合わせることにより、大型補綴装置である義歯床の製作を目的としている。
今年度の研究では、３Dプリンターで造形したときのPEEK樹脂の基礎的性質としての物性変化を明らかにした。具体的には、熱溶解積層法造形によって製作されたPEEK樹脂の曲げ強さについて、積層方向の違いを含めて検討した。その結果、積層方向の違いがFDM造形したポリエーテルエーテルケトン樹脂の曲げ強さに影響を及ぼすことが明らかとなった。その結果、熱溶解積層法造形ポリエーテルエーテルケトン樹脂を歯科応用する際は、材料の異方性を考慮する必要があることが示唆された。この結果は、第77回歯科理工学会学術講演会において発表を行った。今後は、曲げ強さ以外の物性評価として耐摩耗性、表面粗さ、変色試験などを行い、ポリエーテルエーテルケトン樹脂が義歯材料として有効か否かを検討する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度はポリエーテルエーテルケトン樹脂を熱溶解積層法造形で積層方向に対し0°、45°、90°の3条件の棒状試料を製作した。そして、今現在歯科で用いられているCAD/CAM用ディスクポリエーテルエーテルケトン樹脂との曲げ強さの比較を行った。その結果、積層方向の違いが熱溶解積層法造形したPEEK樹脂の曲げ強さに影響を及ぼすことが明らかになった。また、熱溶解積層法造形ポリエーテルエーテルケトン樹脂を歯科応用する際は、材料の異方性を考慮する必要があることが分かった。
2020年度はコロナの影響で様々な国際学会が中止や延期された。その限られた発表機会の中で、第77回歯科理工学会学術講演会にて発表を行い、様々な意見交換を行うことができた。これは今後の自分自身の研究において大きな刺激になるとともに、見地が広がり、結果としてこの研究の大きな発展になると考えられる。以上より、このような進捗状況と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、造形したPEEK試料の物性評価の続きとして耐摩耗性（歯ブラシ摩耗試験機を用いて歯磨剤の存在下での刷掃試験）、表面粗さ（表面形状測定器を用い、試料の長軸と短軸方向で測定）、変色試験（色彩色差計を用い、浸漬液を蒸留水、塩基性フクシン溶液、赤ワイン、紅茶、コーヒー、カレー液として浸漬試験を行い、浸漬前後の色度座標を測定）や表面光沢度（バフ研磨面に対して、光沢度計により表面光沢度を測定）、表面粗さ（表面形状測定器を用い、試料の長軸と短軸方向で測定）などを測定し、熱溶解積層法造形したポリエーテルエーテルケトン樹脂製試料の基本的な物性を評価し、歯科応用が可能か否かをより検討する予定である。
また、熱溶解積層法造形したポリエーテルエーテルケトン樹脂が過酷な口腔内環境下でどのような変化を生じるかは知られていない。したがって、歯科応用に際して、このような長期にわたる安定性や耐久性が示す物性の変化についても解明する必要があるため加速劣化試験を行う。熱溶解積層法造形したポリエーテルエーテルケトン樹脂に対して、121℃２気圧の飽和水蒸気圧下に一定時間（６～72時間）保持したのち、上記の各試験を行う。加速劣化試験を行った後でこれらの物性評価を行うことで、熱溶解積層法造形で造形したポリエーテルエーテルケトン樹脂の長期耐久性が明らかになる予定である。
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| Causes of Carryover |
今年度から持ち越した助成金について、追加の造形フィラメントの購入などの各種材料の購入金額と、論文投稿費用に補填する予定である。
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Research Products
(1 results)
