2013 Fiscal Year Annual Research Report
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23659728
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
中西 義孝 熊本大学, 自然科学研究科, 教授 (90304740)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三浦 裕正 愛媛大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (10239189)
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| Keywords | 人工関節 / 精密加工 / 砥粒加工 / 整形外科 / ポリエチレン / 摩耗 / トライボロジー / 生体反応 |
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| Research Abstract |
人工関節の軸受材料である超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）の摩耗粉は骨融解や、これに伴う人工関節のゆるみの原因となっている。これは白血球の一つであるマクロファージが摩耗粉を貪食し、炎症系のサイトカインを放出するからである。摩耗粉のサイズが1.0μm以下になるとその減少は顕著となり、その総摩耗粉量により反応の度合いが変わってくる。本研究では、UHMWPEの相手材料として利用されているCo-Cr-Mo合金の研磨法を工夫することで、従来よりも摩耗粉を肥大化（1.0μm以上）させ、かつ総摩耗量を約50％以下に抑制することが可能であることを実験的に証明した。
Co-Cr-Mo合金を研磨する際に利用する砥粒の工夫、および研磨条件を最適化することで、微細なディンプルや溝を有する超平滑（Ra=1nmレベル）面を創成することに成功し、これを適用したpin-on-disc摩耗試験を実施した。その結果、この面により発生するUHMWPE摩耗粉では炎症性サイトカイン（IL-6）の発現が抑制され、超寿命人工関節の開発が可能であることを示すことができた。
特に平成25年度においては、研磨面の高速処理とより高精度な加工方法の探究を行い、遊離砥粒を処理対象面に高速噴射する新しい処理法を見いだした。これは実際の人工関節への適用を容易にし、本技術の実用化にメドをつけることになった。また、他機関による追実験を容易とし、かつ、他機関の協力が得られやすいように試験方法、特に潤滑液について世界的な標準仕様を適用した実験においても、上述の効果を確認することができた。
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