| 研究課題/領域番号 |
19K04095
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 芝浦工業大学 |
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研究代表者 |
吉原 正一郎 芝浦工業大学, デザイン工学部, 教授 (00311001)
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| 研究分担者 |
山田 隆一 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (20820989)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | マグネシウム / 腐食 / 変形 / 疲労 / 結晶粒微細化 / 壁面せん断応力 / マグネシウム合金 / 腐食試験 / 疲労試験 / 流体解析 / 熱処理 / 引張圧縮ひずみ / せん断ひずみ / 円管内流れ / 腐食挙動 / 材料特性 / CFD解析 / 流体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生体吸収性マグネシウム・マグネシウム合金の腐食速度を積極的に制御する手法を見出し，医療機器適用へ寄与することを目的とする．具体的な実験では，基礎的実験を行い，結晶粒寸法，圧縮・引張ひずみなどの材料の“内的因子”や血流の速度，拍動などの“外的因子”さらに，それらに加えて疲労特性などの“複合因子”の影響の存在の有無などを明らかにする．その上で，最適なステントのデザインを検討しその指針を打ち出すことを目標とする．
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| 研究成果の概要 |
引張・圧縮・せん断（ねじり）および複数の熱処理条件によるマグネシウム材料の浸漬試験によって、腐食量及び腐食形態ならびに腐食しやすい条件などを明らかにした。また、繰り返し荷重を負荷したマグネシウム合金、結晶粒微細化を施したマグネシウム合金の浸漬試験を行い腐食量・腐食挙動も同様に明らかにした。また、レーザー加工によって複数のステント形状を製作し、流体による流れ場における腐食試験を行い、その様子を観察することで、腐食しやすい場所などを同定した。この実験結果とCFD流体解析とを組み合わせ、壁面せん断応力の影響についても考察した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
体内必須元素のひとつであるマグネシウムは腐食しやすい性質を利用して骨折箇所のプレートや血管狭窄部のステントに使用すれば治癒後摘出手術を行わずに済む利点があります。しかし、マグネシウムの溶ける速度はとても早いため、溶ける速度を制御するニーズがあります。そのために材料に変形を加えたり繰り返し荷重を負荷したり、諸条件から純マグネシウムやマグネシウム合金の特性を実験によって把握することができました。また、実際に、マグネシウム合金管を用いてレーザーによってステント形状にして流体を流すと、一様に腐食することはなく、腐食しやすい場所などがわかりました。これらの理由をシミュレーションによって確認も行いました。
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