| 研究課題/領域番号 |
14350375
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
構造・機能材料
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| 研究機関 | 東京医科歯科大学 (2004-2005)
独立行政法人物質・材料研究機構 (2002-2003) |
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研究代表者 |
塙 隆夫 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (90142736)
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| 研究分担者 |
丸山 典夫 物質・材料研究機構, 生体材料研究センター・主幹研究員 (00343856)
山本 玲子 物質・材料研究機構, 生体材料研究センター・主任研究員 (20343882)
廣本 祥子 物質・材料研究機構, 生体材料研究センター・主任研究員 (00343880)
黒田 大介 物質・材料研究機構, 生体材料研究センター・主任研究員 (70343879)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
14,800千円 (直接経費: 14,800千円)
2005年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2004年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2003年度: 5,000千円 (直接経費: 5,000千円)
2002年度: 6,200千円 (直接経費: 6,200千円)
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| キーワード | コバルトクロム合金 / 耐摩耗性 / イオン注入 / 摩擦係数 / 表面分析 / 耐食性 / 人工関節 / ニッケルフリー合金 / 摩擦摩耗試験 / 金属イオン溶出 / 表面組成 / 窒素イオン注入 |
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| 研究概要 |
Co-Cr-Mo合金は、優れた耐摩耗性から骨頭に使用されているが、金属同士の摺り合わせでは、摩耗量が大幅に増加し、金属粉を多量に発生することが予想される。また、摩耗に伴って溶出する金属イオンの問題も解決する必要がある。そこで、NiフリーCo-Cr-Mo合金の生体擬似環境での耐食性評価とその機構解析、NiフリーCo-Cr-Mo合金同士を摺動させた場合の摩擦摩耗特性の評価、耐摩耗性向上を目的としたNイオン注入を行ったNiフリーCo-Cr-Mo合金同士の摺動による摩擦摩耗特性の評価、Nイオン注入を行ったNiフリーCo-Cr-Mo合金の生体擬似環境での耐食性評価とその機構解明を行った。
Niフリ-Co-Cr-Mo合金は、無機イオン、アミノ酸およびタンパク質は二次不働態化を促進し、アミノ酸およびタンパク質は試料表面に吸着層を形成し、それらの吸着層によって皮膜の脱水および酸化反応が抑制された。これらから、NiフリーCo-Cr-Mo合金は高い耐食性を有しており、生体内で安全に使用できる可能性が示された。
Niを減量したCo-29mass%Cr-6mass%Mo合金の摩擦-摩耗特性をピン-オン-フラット往復運動型の試験機を使用し、大気中および疑似体液としての310Kのリン酸緩衝塩類溶液(PBS(-))中で、1.0、3.5、5.0MPaの接触応力下で試験した。また、試験に使用したPBS(-)中の金属イオンをプラズマ発光分光分析により定量した。NiフリーCo-Cr-Mo合金はPBS(-)で摩耗量が少なく、Niの溶出も抑えられているため、金属-金属摺動人工関節の素材として使用できると考えられる。
N注入Co-Cr-Mo合金の摩擦一摩耗特性を3.54MPaの接触応力下で試験した。その結果、PBS(-)中での摩耗量は大気中に比べて極めて少なく、両環境とも接触応力が大きいほど摩耗量は多かった。また、大気中とPBS(-)中の両方で、窒素イオンを注入したフラットのほうが、試験後の表面は滑沢であった。以上の結果から、窒素注入の効果が明らかであり、金属-金属摺動人工関節の素材として使用できると考えられる。
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