| 研究課題/領域番号 |
20K15065
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 仙台高等専門学校 |
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研究代表者 |
森 真奈美 仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (80731512)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 塑性加工 / ラインプロファイル解析 / 組織解析 / 生体適合性 / 耐食性 / 機械的特性 / 生体用Co－Cr－Mo / 塑性変形 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
人工股関節や脊椎固定ロッド等に用いられる生体用Co－Cr－Mo合金は長期間の使用に耐えうる高い信頼性が求められるため、塑性加工により高強度化されて実用に供される。本研究では、生体材料として重要であるが未解明な部分が多い当該合金の耐食性や生体適合性に及ぼす塑性加工の影響を定量的な組織解析を基に明らかにする。そのため、電子顕微鏡的手法と共にこれまで力学研究に用いられてきた中性子回折を用いた転位組織解析を駆使し、塑性加工による組織変化と腐食速度や不動態化挙動との関係、さらには腐食により溶出する金属イオンなどの影響を系統的に明らかにし、生体用金属材料の基礎と応用に関する材料科学的理解を発展させる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では生体用Co-Cr-Mo合金を対象とし、人体に対してより安全なインプラントの創製に向けた材料学的知見を得ることを目的としている。この目的を達成するため、塑性加工による組織変化が耐食性や生体適合性に及ぼす影響を調査した。その結果、冷間加工により骨芽細胞と合金表面の密着性が向上することを見出し、中性子回折を用いた組織定量化を基に加工誘起マルテンサイト変態と結晶配向の先鋭化がその要因であることを明らかにした。また、熱間加工による生体適合性の低下が起こらないことを確認した。以上より、高強度と優れた生体適合性の両立を目的とした組織制御指針の確立に有用な知見が得られた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、冷間加工により骨芽細胞と合金表面の密着性が向上するという新しい知見を中性子回折を用いた組織定量化を基に明らかにした。生体用Co-Cr-Mo合金の課題である骨適合性(オッセオインテグレーション)を向上するための指針を示し、高強度と生体適合性を両立した生体用Co-Cr-Mo合金を開発の基盤構築と、人工関節や脊椎矯正用ロッド材をはじめとした幅広い応用が期待できる。
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