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局所変形付与による弾性率自己調整金属製インプラントの高効率強化原理の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 15K13825
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関近畿大学 (2016)
東北大学 (2015)

研究代表者

仲井 正昭  近畿大学, 理工学部, 准教授 (20431603)

連携研究者 祖山 均  東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (90211995)
石本 卓也  大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (50508835)
研究協力者 成田 健吾  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード生体材料 / チタン合金 / 変形誘起相変態 / オメガ相 / 疲労特性 / 表面硬化処理 / 弾性率
研究成果の概要

弾性率自己調整金属は、変形前は低弾性率を示し、変形中に生じる相変態により弾性率と強度が上昇する。本研究では、同金属を用い、高強度が必要な部分だけ変形させることにより、低弾性率と高耐久性との両立を試みた。変形手段としてピーニング処理を用い、表面のみ変形させた結果、変形誘起相変態を起こさない金属の場合に比べて、大幅な耐久性の上昇が認められた。組織観察の結果、ピーニング処理後の試験片には、表面付近にのみ変形誘起ω相の形成が認められた。以上の結果から、弾性率自己調整金属では、適切な局所変形の付与により、弾性率を上昇させずに、耐久性を向上させることが可能であると考えられる。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] 脊椎固定デバイスの設計・製造プロセスの現状・課題・展望2016

    • 著者名/発表者名
      織部一弥, 長谷川和宏, 北原恒, 田村貴志, 成田健吾, 山中茂, 仲井正昭, 高久田和夫, 新家光雄
    • 雑誌名

      まてりあ

      巻: 55 号: 4 ページ: 142-146

    • DOI

      10.2320/materia.55.142

    • NAID

      130005140499

    • ISSN
      1340-2625, 1884-5843
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biomedical Titanium Alloys with Young’s Moduli Close to That of Cortical Bone, Regenerative Biomaterials2016

    • 著者名/発表者名
      M. Niinomi, H. Li, M. Nakai, H. Liu and Y. Liu
    • 雑誌名

      Regenerative Biomaterials

      巻: - 号: 3 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1093/rb/rbw016

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Using cavitation peening to improve the fatigue life of titanium alloy Ti-6Al-4V components manufactured by electron beam melting2016

    • 著者名/発表者名
      M. Sato, O. Takakuwa, M. Nakai, M. Niinomi, F. Takeo and H. Soyama
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Appl.

      巻: 7 号: 04 ページ: 181-191

    • DOI

      10.4236/msa.2016.74018

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhancing the durability of spinal implant fixture applications made of Ti-6Al-4V ELI by means of cavitation peening2016

    • 著者名/発表者名
      O. Takakuwa, M. Nakai, K. Narita, M. Niinomi, K. Hasegawa and H. Soyama
    • 雑誌名

      Int. J. Fatigue

      巻: 92 ページ: 360-367

    • DOI

      10.1016/j.ijfatigue.2016.07.021

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 熱処理および表面改質処理を施した生体用Ti-12Cr合金の力学的特性変化2016

    • 著者名/発表者名
      丹羽謙太郎, 赤堀俊和, 新家光雄, 服部友一, 仲井正昭
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 80 号: 12 ページ: 764-771

    • DOI

      10.2320/jinstmet.J2016036

    • NAID

      130005284306

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Solute Oxygen on Compressive Fatigue Strength of Spinal Fixation Rods Made of Ti–29Nb–13Ta–4.6Zr Alloys2016

    • 著者名/発表者名
      Y.-S. Lee, M. Niinomi, M. Nakai, K. Narita and H.H. Liu
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 57 号: 12 ページ: 1993-1997

    • DOI

      10.2320/matertrans.MI201504

    • NAID

      130005284458

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 生体内環境での使用を想定した新たな金属材料の開発2016

    • 著者名/発表者名
      仲井正昭
    • 学会等名
      はりま産学交流会11月創造例会
    • 発表場所
      姫路商工会議所(兵庫県姫路市)
    • 年月日
      2016-11-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High fatigue strength of Ti-12Cr rod as spinal fixation devices2016

    • 著者名/発表者名
      M. Nakai, M. Niinomi, H.H. Liu, K. Narita, O. Takakuwa and H. Soyama
    • 学会等名
      THERMEC'2016
    • 発表場所
      Graz, Austria
    • 年月日
      2016-05-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Beta-type titanium alloys for use as rods in spinal fixation devices2016

    • 著者名/発表者名
      M. Niinomi, M. Nakai, H.H. Liu and K. Narita
    • 学会等名
      TMS2016 145th Annual Meeting & Exhibition
    • 発表場所
      Nashville, Tennessee (USA)
    • 年月日
      2016-02-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 弾性率可変型チタン合金の開発2015

    • 著者名/発表者名
      仲井正昭, 新家光雄
    • 学会等名
      第42回日本臨床バイオメカニクス学会
    • 発表場所
      ソラシティカンファレンスセンター(東京都千代田区)
    • 年月日
      2015-11-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高耐久性弾性率可変型チタン合金製脊椎固定器具の開発2015

    • 著者名/発表者名
      仲井正昭, 新家光雄, 劉恢弘, 成田健吾, 祖山均, 髙桑脩
    • 学会等名
      第37回日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-11-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱処理および表面改質処理を施した生体用Ti-12Cr合金の力学的特性の変化2015

    • 著者名/発表者名
      丹羽謙太郎, 赤堀俊和, 新家光雄, 仲井正昭
    • 学会等名
      日本金属学会2015年秋期(第157回)大会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Change in mechanical strength of newly developed Ti-Cr system alloy subjected to heat treatment and surface modification processing2015

    • 著者名/発表者名
      K. Niwa, T. Akahori, T. Hattori, M. Niinomi and M. Nakai
    • 学会等名
      27th European Conference on Biomaterials
    • 発表場所
      Krakow (Poland)
    • 年月日
      2015-08-30
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of biomedical titanium alloys with a focus on controlling Young's modulus2015

    • 著者名/発表者名
      M. Niinomi, M. Nakai, H.H. Liu and K. Cho
    • 学会等名
      The 13th World Conference on Titanium (Ti-2015)
    • 発表場所
      San Diego, California (USA)
    • 年月日
      2015-08-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of spinal fixation device made of surface modified beta titanium alloys combined lower stiffness and higher mechanical safety for elderly patient2015

    • 著者名/発表者名
      K. Narita, M. Niinomi, M. Nakai, Suyalatu, H. Soyama and O. Takakuwa
    • 学会等名
      The 13th World Conference on Titanium (Ti-2015)
    • 発表場所
      San Diego, California (USA)
    • 年月日
      2015-08-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 新たな生体用チタン合金の開発と脊椎固定器具への応用2015

    • 著者名/発表者名
      仲井正昭
    • 学会等名
      チタノミックス研究会平成27年度講演会
    • 発表場所
      豊橋商工会議所(愛知県豊橋市)
    • 年月日
      2015-06-12
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脊椎固定器具用チタン合金の開発とその実用化に向けて2015

    • 著者名/発表者名
      仲井正昭, 新家光雄, 成田健吾
    • 学会等名
      日本材料学会・疲労部門委員会および生体医療材料部門委員会合同公開委員会
    • 発表場所
      山形大学(山形県米沢市)
    • 年月日
      2015-05-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-01-20  

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