| 研究課題/領域番号 |
20K20175
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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90110:生体医工学関連
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| 研究機関 | 崇城大学 |
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研究代表者 |
中牟田 侑昌 崇城大学, 工学部, 助教 (30825766)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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 | 積層ハイドロゲル電池 / 生体インプラント / CAD/CAM / 生体力学 / 生体材料学 / 電力特性 / 力学特性 / 骨構造解析 / CT-FEA / インプラント設計 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
令和2年度は，まず積層ハイドロゲル電池の作製及び高出力化に取り組む．ゲルの厚み等が電池の出力に及ぼす影響を検討することで高出力が持続する電池の作製法を確立する．また，各ゲルの力学試験も並行して行い，力学特性を解明する．そして，得られた結果から骨用インプラントへの適用方法について検討し，CT画像を利用したFEA(CT-FEA)による設計法の確立に取り組む．
令和3年度は，骨用インプラントの試作を行い，その後，骨芽細胞を用いた細胞培養実験を通して，試作した人工発電器官を有する骨用インプラントによる電気的刺激が細胞増殖や細胞外基質形成に及ぼす影響について検討する．
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| 研究成果の概要 |
本研究は，世界的に新規性が高い積層ハイドロゲル電池のさらなる高出力化，力学特性や生体適合性の解明を行い，その後，得られた指標から人工発電器官を有する新型インプラントの設計・開発システムの確立を行うことが目的である．本研究期間内において，積層ハイドロゲル電池の作製方法の確立，電力特性のさらなる高出力化，ゲルの力学特性の解明を行い，CT画像を利用したFEA(CT-FEA)による骨用インプラントの設計及び試作，骨芽細胞を用いた細胞培養実験を通して，試作した人工発電器官を有する骨用インプラントによる電気的刺激が細胞増殖や細胞外基質形成に及ぼす影響について検討した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究課題で提案している積層ハイドロゲル電池の研究は国外を通しても極めて少なく，国内では皆無である．先行研究では，Schroederらが電気ウナギの発電組織を模擬し，それまでにない柔軟で生体適合性が期待できる電池を発表している．しかしながら，力学特性や生体適合性，電池としての機能についても明らかにされていない．それに対し，本研究課題では，先行研究と同等の電力特性を有するゲル電池の開発に成功し，力学特性と生体適合性についても詳細に解明している．さらにCT-FEAを用いた骨形成を促進する骨用インプラントの設計製造法の確立に取り組んでおり，国内外を通しても独創性は極めて高いと考える．
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