| 研究課題/領域番号 |
20K10018
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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57040:口腔再生医学および歯科医用工学関連
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| 研究機関 | 日本大学 |
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研究代表者 |
谷本 安浩 日本大学, 松戸歯学部, 教授 (40312045)
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| 研究分担者 |
平山 紀夫 日本大学, 生産工学部, 教授 (70582518)
北川 剛至 日本大学, 松戸歯学部, 講師 (20419766)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023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)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020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 | 歯科材料 / CAD/CAM / ガラス繊維強化型レジン / ファイバー強化型レジン / 高靭性 / 数値解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、歯工連携により真空含浸法を応用して新規なCAD/CAM用グラスファイバー強化型レジン（GFRP）材料を試作するとともに、CAD/CAM法により製作したGFRP冠の機械的強度試験等を行い、実験的にGFRP材料の破壊モードを体系化する。また、グラスファイバーとマトリックスレジンから構成されるGFRPの数値モデルを構築し、ミクロ－マクロ構造レベルでの破壊進展解析を行う。以上により、GFRPの破壊メカニズムの解明と最適設計を行い、新規な高強度・高靭性を有する歯科CAD/CAM用GFRP材料を開発する。
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| 研究実績の概要 |
現在、歯科用CAD/CAMシステムによって歯冠修復物・歯科補綴装置を切削加工で製作するワークフローが確立されており、CAD/CAM用材料についてさらなる研究開発が望まれる。そこで本研究の目的は、歯工連携によって新規なCAD/CAM用ガラス繊維強化型レジン（GFRP）材料を開発することである。これまでの研究期間において、強化材であるガラス繊維に熱可塑性アクリル樹脂をハンドレイアップで含浸させ、ホットプレスにより加圧・加熱成形することで、簡便で成形性の高いCAD/CAM用GFRP材料の作製方法を確立した。また、試作GFRP材料は従来のコンポジットレジン系CAD/CAM用材料に比べて耐摩耗性に優れていることが示された。さらに、網目の細かいガラスクロスを強化材とするGFRP材料はロービングクロスを強化材とするGFRP材料に比べて、高い曲げ特性と優れた切削加工性を有していることが明らかとなった。本年度（最終年度）においては、試作CAD/CAM用GFRP材料のコーヒー液への浸漬試験を行い、浸漬前後の試料表面における色差ΔE*を測定した。その結果、ΔE*が3.3未満の場合について臨床的に許容できる色調変化であると判定した場合、試作GFRP材料のΔE*は2.0以下であり、審美性に影響するような着色は生じないことが示唆された。さらに、CAD/CAM冠、接着層および支台歯から構成する数値モデル（上顎左側第二小臼歯を想定）を用いて、有限要素解析を行った。その結果、試作GFRP材料を用いたCAD/CAM冠は、従来のコンポジットレジンを用いたCAD/CAM冠に比べて、接着層および支台歯に発生する応力が軽減することが示唆された。
以上の研究成果により、本研究において開発したCAD/CAM用GFRP材料は、機械的性質や切削加工性などに優れ、今後適正化することで臨床応用が可能であることが示唆された。
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