| 研究課題/領域番号 |
20H02036
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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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| 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 | 近畿大学 |
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研究代表者 |
仲井 正昭 近畿大学, 理工学部, 教授 (20431603)
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| 研究分担者 |
山本 衛 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (00309270)
京極 秀樹 近畿大学, 次世代基盤技術研究所, 教授 (10258056)
坂田 誠一郎 近畿大学, 理工学部, 教授 (80325042)
植木 洸輔 近畿大学, 理工学部, 講師 (10845928)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | 生体材料 / ステンレス鋼 / 金属積層造形 / 結晶方位配向 / ヤング率 / 異方性 / 骨固定 / インプラント / 骨 / 剛性異方性 / 金属製インプラント / チタン合金 / 力学的特性 / 金属 / 積層造形 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
骨固定用金属製インプラントの剛性は、骨修復中は高剛性、骨修復完了後は低剛性が望ましい。しかし、金属自体の剛性を人為的・時間依存的に制御することは困難である。そこで、骨側の変化に着目する。骨修復中、骨形成により骨内部の応力場が変化すると考えると、それに対応する剛性異方性を金属製インプラントに付与することができれば、骨修復状況に応じて適切な剛性が骨に作用すると考えられる。そこで、本研究では、意図的に大きな剛性異方性を有する金属製インプラントを開発し、その有効性について検討する。
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| 研究成果の概要 |
金属製インプラントの剛性は、応力遮蔽抑制のために骨軸方向に低く、骨治癒を促進するためにせん断方向に高いことが望まれる。そこで、金属積層造形により結晶方位配向を制御し、縦方向のヤング率が低く、横方向のヤング率が高い金属製プレートの作製を試みた。供試材には316Lステンレス鋼を用い、結晶方位配向が、面内直交方向に<100>/<110>および<110>/<111>となるようにした。その結果、横方向のヤング率が縦方向のヤング率より高い金属製プレートの作製に成功した。しかし、実際に得られたヤング率と単結晶のヤング率とには差があった。この差は、造形プロセスの最適化により小さくすることができると考えられる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
既に超高齢社会となっている我が国では、骨疾患の症例数も増加しており、金属インプラントの使用機会が増加している。それにもかかわらず、我が国の金属インプラントの市場は、外国製品に頼っており、国産製品が占める割合は極めて小さい。しかし、本研究のように新たな機能を持たせて付加価値の高い金属インプラントが開発されれば、実際にそれを利用する医師や患者にとって有益であるとともに、外国製品との差別化より競争力のある国内産業の創出にも貢献すると考えられる。
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