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2013 Fiscal Year Annual Research Report

生体内崩壊性材料を利用した弾性率漸減型インテリジェント骨固定材の開発

Research Project

Project/Area Number 23650283
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

野村 直之  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90332519)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 土居 壽  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (30251549)
堤 祐介  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 准教授 (60447498)
蘇 亜拉図  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (80611532)
中本 貴之  地方独立行政法人大阪府立産業技術総合研究所, 機械金属部, 研究員 (40393300)
Keywords弾性率漸減材料 / 生体内崩壊材料 / 骨固定材 / 生体材料 / バイオマテリアル
Research Abstract

本研究では、骨折固定の初期に高い弾性率を保持し、固定時間の増加とともに弾性率が漸減して骨と同等の弾性率へと変化する「弾性率漸減型インテリジェント骨固定材」を開発し、弾性率が漸減可能であるかを確認する。その上で得られた弾性率や弾性率減少速度を試料作製プロセスにフィードバックし、弾性率の制御を試みる。レーザー積層造形法により骨と同程度の弾性率を持つコバルトクロム(Co-Cr)合金多孔体を作製し、気孔にハイドロキシアパタイト(HAp)を導入した複合材料の作製した。3軸に直交する円柱形状の気孔を導入した多孔体モデルを作成し、これをレーザー積層造形装置により作製した。レーザー出力150W,スキャン間隔0.2mm、積層厚さ0.05mmの条件で積層造形を行った。その結果、42.8%から62.1%の気孔率を有する三次元連通孔型の多孔体を作製できた。走査速度が速いほど積層造形体に存在する気孔率が大きくなる傾向があった。気孔率62.1 %を有するCo-Cr合金の弾性率は28.2 GPaを示し、皮質骨と同程度まで弾性率を低減させることができた。得られた多孔体のポアチャネル内部にHApスラリーを注入し、1100 ℃,1 時間保持の条件で真空焼結を行い、Co-Cr合金多孔体/HAp複合材料を得た。本複合材料の弾性率は、複合化前と比較して上昇が確認され、特に多孔体の気孔率が42.6 %, 49.9 %の条件では,ヤング率は50~60 GPaを示し、βチタンと同等の値となった。以上より、レーザー積層造形法によって作製したCo-Cr合金多孔体にHApを複合化させることにより弾性率を上昇させることに成功した。

  • Research Products

    (7 results)

All 2014 2013

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Microstructures and mechanical properties of Co-29Cr-6Mo alloy fabricated by selective laser melting process for dental applications2013

    • Author(s)
      A. Takaichi, Suyalatu, T. Nakamoto, N. Joko, N. Nomura, Y. Tsutsumi, S. Migita, H. Doi, S. Kurosu, A. Chiba, N. Wakabayashi, Y. Igarashi, and T. Hanawa
    • Journal Title

      Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

      Volume: 21 Pages: 67-76

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2013.01.021

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 三次元積層造形法を用いた生体用Co-Cr-Mo合金多孔体の作製2014

    • Author(s)
      園部道俊、大山恭平、菊池圭子、野村直之、川崎 亮
    • Organizer
      第12回日本金属学会東北支部研究発表大会
    • Place of Presentation
      名取市文化会館
    • Year and Date
      20140113-20140113
  • [Presentation] レーザー積層造形法により作製した高クロム高窒素含有コバルトクロム合金の機械的性質におよぼす粉末製法の影響2013

    • Author(s)
      野村直之、大山恭平、園部道俊、蘇亜拉図、中本貴之、木村貴広、菊池圭子、川崎 亮
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会平成25年秋季大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      20131127-20131129
  • [Presentation] 三次元積層造形法を用いて作製した生体用Co‐Cr‐Mo合金多孔体の組織観察2013

    • Author(s)
      園部道俊、大山恭平、蘇亜拉図、中本貴之、木村貴広、菊池圭子、野村直之、川崎 亮
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会平成25年秋季大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      20131127-20131129
  • [Presentation] レーザー積層造形法により作製した高クロム高窒素含有Co‐Cr‐Mo合金の疲労特性2013

    • Author(s)
      蘇亜拉図、中本貴之、野村直之、成田健吾、仲井正昭、謝 国強、千葉晶彦、新家光雄
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会平成25年秋季大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      20131127-20131129
  • [Presentation] 生体用Co‐Cr‐Mo合金多孔体/ハイドロキシアパタイト複合材料の作製2013

    • Author(s)
      大山恭平、園部道俊、蘇亜拉図、中本貴之、木村貴広、菊池圭子、野村直之、川崎 亮
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会平成25年秋季大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      20131127-20131129
  • [Presentation] 三次元積層造形法を用いた生体用Co‐Cr‐Mo合金多孔体の作製2013

    • Author(s)
      大山恭平、園部道俊、蘇亜拉図、中本貴之、菊池圭子、野村直之、川崎 亮
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会平成25年春季大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学国際会議場
    • Year and Date
      20130527-20130529

URL: 

Published: 2015-05-28  

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