2013 Fiscal Year Research-status Report
レーザー描画磁気回路による生体組織誘導デバイスの開発
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25670830
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高田 雄京 東北大学, 歯学研究科(研究院), 准教授 (10206766)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 良央 東北大学, 歯学研究科(研究院), 助教 (30302152)
高橋 正敏 東北大学, 歯学研究科(研究院), 助教 (50400255)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | レーザー / 磁気回路 / 窒素 / 固溶 / オーステナイト相 / フェライト相 / 磁性 / 非磁性 |
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| Research Abstract |
本研究課題は、レーザー描画磁気回路を応用したデバイスと磁場による生体組織誘導に分けられる。平成25 年度の計画は、（1）磁気回路の基材となる窒素固溶の高耐食性オーステナイトステンレス鋼の製造方法を確立すること、（2）レーザーの照射条件と相変態への効果及び（3）レーザーによる磁気回路の描画の可能性を明らかにすることである。（1）については、はじめに各温度におけるFe-Cｒ-N系平衡状態図を作成した。窒素が固溶したオーステナイト相（γ相）を形成できる組成範囲を求め、その範囲にあるSUS XM27（Fe-26Cr-1Mo）とSUS 447J1（Fe-30Cｒ-2Mo）について窒素固溶の可否を確認した。いずれも1200℃の窒素雰囲気（1atm）に保持することで、非磁性のオーステナイト相（γ相）が生成可能である結果を得た。そこで、飽和磁束密度が高く磁気特性に優れたSUS XM27を実験材料とし、φ2.6mmの棒材において100μm/hの速度で窒素が固溶し、γ相が形成されることを明らかにした。本方法で作製した窒素固溶相は、機械的性質に優れ（硬さ350（Hv）、引張強さ900Mpa、伸び：20%）、耐食性も窒素固溶前よりも向上（孔食電位：1.3V）することがわかった。
（2）及び（3）においては、窒素固溶相にレーザー照射を行った場合、エネルギーが高く、基材内部まで一気に溶解が進行する条件では窒素ガスを発生し、表面に大きな気泡が生じて磁気回路の描画がうまく出来ないことがわかった。しかしながら、基材の極表面をわずかに溶解する照射エネルギーにすると、脱窒素が効率よく進行し、表面をフェライト相（α相）に戻すことが可能であった。基材のSUS XM27の数量に制約があるため、詳細なレーザー照射条件を得るに至らなかったが、レーザー照射による磁気回路形成の可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
窒素固溶の基材となるフェライト系ステンレス鋼（SUS XM27）の板材が実験遂行に必要であったが、板材自体が市販されていないため、φ20mmの丸棒を入手し、それを加工する計画に変更した。しかし、丸棒を板材に加工できる業者が見つからず、現有設備を用いて必要な板材に加工することになったため、基材作製に多くの時間と労力を要した。板厚1mmに加工した基材を確保できたが、計画した実験をすべて遂行するに十分な数量ではなく、計画にやや遅れが生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
加工業者を継続的に探し、実験に必要な基材を加工できるよう改善策を遂行する。現状では、基材作製にやや難はあるが、その他に大きな障害は無いため、実験に用いる標本数を減じることで対応可能である。加工業者による機材が確保できれば、平成26年度の計画に従い、実験を遂行する予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
実験遂行に必要なフェライト系ステンレス鋼（SUS XM27）の板材が市販されていないため、現有設備で必要な形状に加工する作業を行ったことにより、予定していた加工費を使用できなかったこと、また基材加工に多くの時間を費やし、所定の期間で今年度計画全ての実験を遂行できなかったため、次年度使用額が生じた。
基材を加工できる業者に加工依頼し、所定の基材を購入する。また、平成25年度で遂行できなかったレーザー描画精度の精度及びシミュレーションによる磁気回路の設計を行う。これらの実験に必要な経費として次年度使用額を使用する予定である。
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