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生体用弾性率自己調整金属の応力応答性自己強化-応力誘起オメガ相に秘められた可能性

研究課題

研究課題/領域番号 25630004
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関東北大学

研究代表者

仲井 正昭  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (20431603)

研究分担者 成田 健吾  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70632339)
連携研究者 石本 卓也  大阪大学, 大学院工学研究科, 講師 (50508835)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード生体用金属材料 / チタン合金 / 変形誘起相変態 / オメガ相 / 疲労特性 / 変形誘起オメガ相変態 / 力学的特性
研究成果の概要

研究代表者らにより開発された弾性率自己調整金属では、変形誘起ω相変態により、変形部の弾性率が上昇する。本研究では、この特徴を利用して、生体用β型チタン合金の強度・耐久性の向上を試みた。弾性率自己調整金属の一つであるTi-12Cr合金の溶体化状態における疲労特性を評価した結果、同合金は、溶体化状態であるにもかかわらず、高い疲労強度を示した。この実験結果は、従来の生体用β型チタン合金の弱点であった低耐久性を克服できる可能性があることを示唆している。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (26件) (うち招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Biomedical implant devices fabricated from low Young's modulus titanium alloys with demonstrating high mechanical biocompatibility2014

    • 著者名/発表者名
      M. Niinomi and M. Nakai
    • 雑誌名

      Material Matters

      巻: 9 ページ: 39-46

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optimization of Mo content in beta-type Ti-Mo alloys for obtaining larger changeable Young's modulus during deformation for use in spinal fixation applications2014

    • 著者名/発表者名
      M. Nakai, M. Niinomi, J. Hieda, K. Cho, K. Narita and X.F. Zhao
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Forum

      巻: 783-786 ページ: 1307-1312

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/msf.783-786.1307

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Relationship between heterogeneous microstructure and fatigue strength of Ti-Nb-Ta-Zr alloy for biomedical materials subjected to aging treatments2014

    • 著者名/発表者名
      K. Narita, M. Niinomi and M. Nakai
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Forum

      巻: 783-786 ページ: 1313-1319

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/msf.783-786.1313

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Deformation-induced changeable Young's modulus with high strength in β-type Ti-Cr-O alloys for spinal fixture2014

    • 著者名/発表者名
      H.H. Liu, M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda and K.Cho
    • 雑誌名

      J. Mech. Behav. Biomed. Mater.

      巻: 30 ページ: 205-213

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2013.11.001

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of changeable Young's modulus with good mechanical properties in β-type Ti-Cr-O alloys2014

    • 著者名/発表者名
      H.H. Liu, M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda and K. Cho
    • 雑誌名

      Key Eng. Mater.

      巻: 575-576 ページ: 453-460

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/kem.575-576.453

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimization of Cr and O contents in beta-type Ti-Cr-O alloys for obtaining both larger changeable Young's modulus during deformation and higher strength for use in spinal fixation applications2014

    • 著者名/発表者名
      M. Nakai, M. Niinomi, J. Hieda, K. Cho, K. Narita and H.H. Liu
    • 雑誌名

      Proceedings of Materials Science and Technology Conference and Exhibition 2013

      巻: - ページ: 2991-2997

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 骨-インプラント間の弾性率差による骨形態変化2013

    • 著者名/発表者名
      新家光雄, 服部友一, 仲井正昭
    • 雑誌名

      日本骨形態計測学会雑誌

      巻: 23 ページ: 23-30

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deformation-induced ω phase in modified Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr alloy by Cr addition2013

    • 著者名/発表者名
      Q. Li, M. Niinomi, J. Hieda, M. Nakai and K. Cho
    • 雑誌名

      Acta Biomaterialia

      巻: 9 号: 8 ページ: 8027-8035

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2013.04.032

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of Tensile and Fatigue Properties of β-Titanium Alloy while Maintaining Low Young’s Modulus through Grain Refinement and Oxygen Addition2013

    • 著者名/発表者名
      K. Cho, M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda and R. Kanekiyo
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 54 号: 10 ページ: 2000-2006

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2013151

    • NAID

      10031201555

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanical properties of Ti-12Cr alloy with self-tunable Young's modulus for use in spinal fixation devices2013

    • 著者名/発表者名
      M. Nakai, M. Niinomi, J. Hieda and K. Cho
    • 雑誌名

      Proceedings of the 8th Pacific Rim International Congress on Advanced Materials and Processing

      巻: - ページ: 1541-1546

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deformation induced changeable Young's modulus in ternary Ti-Cr-O alloys for spinal fixation applications2013

    • 著者名/発表者名
      H.H Liu, M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda and K. Cho
    • 雑誌名

      Proceedings of the 8th Pacific Rim International Congress on Advanced Materials and Processing

      巻: - ページ: 1635-1641

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 生体用β型チタン合金の疲労強度に及ぼす酸素添加の影響2015

    • 著者名/発表者名
      小原慎也, 新家光雄, 趙研, 仲井正昭, 劉恢弘
    • 学会等名
      日本金属学会2015年春期(第156回)大会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Development for a spinal fixation rod with low-rigidity and high-durability2014

    • 著者名/発表者名
      K. Narita, M. Niinomi, M. Nakai and Suyalatu
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Ad-vanced Materials Development and Inte-gration of Novel Structured Metallic and Inorganic Materials (AMDI-5) conjunction with 6th IBB Frontier Symposium
    • 発表場所
      東京医科歯科大学
    • 年月日
      2014-11-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 生体用β型チタン合金製脊椎固定器具の耐久性向上に及ぼすキャビテーションピーニングの効果2014

    • 著者名/発表者名
      仲井正昭, 新家光雄, 成田健吾, 趙研, 髙桑脩, 祖山均
    • 学会等名
      軽金属学会第127回秋期大会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2014-11-15 – 2014-11-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 低弾性率β型チタン合金の実用化に向けた取り組み2014

    • 著者名/発表者名
      仲井正昭、新家光雄、成田健吾、趙研
    • 学会等名
      東北大学金属材料研究所ワークショップおよび日本バイオマテリアル学会東北地域講演会「産学官連携による金属系バイオマテリアルの研究開発の最前線」
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2014-10-06 – 2014-10-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] キャビテーションピーニング処理によるβ型チタン合金製脊椎固定器具の耐久性改善2014

    • 著者名/発表者名
      成田健吾, 新家光雄, 仲井正昭, 蘇亜拉図, 祖山均, 髙桑脩
    • 学会等名
      日本金属学会2014年秋期(第155回)大会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] キャビテーションピーニングを施したTi-29Nb-13Ta-4.6Zr合金製脊椎固定器具の耐久性2014

    • 著者名/発表者名
      仲井正昭, 新家光雄, 成田健吾, 趙研, 髙桑脩, 祖山均
    • 学会等名
      日本金属学会2014年秋期(第155回)大会および日本鉄鋼協会第168回秋季講演大会(共同セッション)
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 表面硬化処理を施した生体用β型チタン合金製脊椎固定器具の圧縮疲労強度2014

    • 著者名/発表者名
      成田健吾, 新家光雄, 仲井正昭, 蘇亜拉図, 祖山均, 髙桑脩
    • 学会等名
      日本機械学会2014年度年次大会
    • 発表場所
      東京電機大学
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Deformation-induced phase transformations in β-type biomedical titanium alloys2014

    • 著者名/発表者名
      C.J. Boehlert, H.H. Liu, M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda and K. Cho
    • 学会等名
      International Conference on Martensitic Transformations 2014 (ICOMAT-2014)
    • 発表場所
      Bilbao (Spain)
    • 年月日
      2014-07-06 – 2014-07-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Endurance of low-modulus beta-type titanium alloys for spinal fixation rods2014

    • 著者名/発表者名
      M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda, K. Cho and K. Narita
    • 学会等名
      TMS2014 143rd Annual Meeting & Exhibition
    • 発表場所
      San Diego, California, USA
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 金属材料の力学的生体機能化2014

    • 著者名/発表者名
      新家光雄, 仲井正昭
    • 学会等名
      日本金属学会2014年春期(第154回)大会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金の弾性率自己調整機能化2014

    • 著者名/発表者名
      仲井正昭, 新家光雄, 稗田純子, 趙研, 成田健吾, 李強
    • 学会等名
      日本金属学会2014年春期(第154回)大会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] H.H. Liu, M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda and K. Cho Changeable Young's modulus with twinning-induced plasticity in β-type titanium alloys for spinal fixture2014

    • 著者名/発表者名
      H.H. Liu, M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda and K. Cho
    • 学会等名
      日本金属学会2014年春期(第154回)大会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of changeable Young's modulus with good mechanical properties in β-type Ti-Cr-O alloys2013

    • 著者名/発表者名
      K. Cho, M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda and H.H. Liu
    • 学会等名
      2nd International Congress on Advanced Materials (AM2013)
    • 発表場所
      Zhenjiang, China
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanical properties of Ti-12Cr alloy with self-tunable Young's modulus for use in spinal fixation devices2013

    • 著者名/発表者名
      M. Nakai, M. Niinomi, J. Hieda and K. Cho
    • 学会等名
      The 8th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM 8)
    • 発表場所
      Waikoloa, Hawaii, USA
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Deformation induced changeable Young's modulus in ternary Ti-Cr-O alloys for spinal fixation applications2013

    • 著者名/発表者名
      H.H Liu, M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda and K. Cho
    • 学会等名
      The 8th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM 8)
    • 発表場所
      Waikoloa, Hawaii, USA
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of Ti-Zr based alloys with changeable Young's modulus for spinal fixation applications2013

    • 著者名/発表者名
      M. Nakai, M. Niinomi, J. Hieda, K. Cho, K. Narita and X.L. Zhao
    • 学会等名
      XII Brazilian MRS Meeting
    • 発表場所
      Campos de Jordao, Brazil
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Optimization of Cr and O contents in beta-type Ti-Cr-O alloys for obtaining both larger changeable Young's modulus during deformation and higher strength for use in spinal fixation applications2013

    • 著者名/発表者名
      M. Nakai, M. Niinomi, J. Hieda, K. Cho, K. Narita and H.H. Liu
    • 学会等名
      Materials Science & Technology 2013 Conference & Exhibition (MS&T'13)
    • 発表場所
      Montreal, Canada
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Optimization of Mo content in beta-type Ti-Mo alloys for obtaining larger changeable Young's modulus during deformation for use in spinal fixation applications2013

    • 著者名/発表者名
      M. Nakai, M. Niinomi, J. Hieda, K. Cho, K. Narita and X.F. Zhao
    • 学会等名
      THERMEC'2013
    • 発表場所
      Las Vegas, USA
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Enhancement of mechanical biocompatibility of titanium alloys for load bearing implant devices with relation to elastic modulus2013

    • 著者名/発表者名
      M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda and K. Cho
    • 学会等名
      International Symposium on EcoTopia Science'13 (ISETS'13)
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 応力誘起ω相変態を利用した脊椎固定器具用チタン合金の機能化2013

    • 著者名/発表者名
      仲井正昭, 新家光雄, 成田健吾, 稗田純子, 趙研
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成25年度春季大会(第111回講演大会)
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 脊椎固定用Ti-12Cr合金ロッドの曲げ特性2013

    • 著者名/発表者名
      仲井正昭, 新家光雄, 成田健吾, 稗田純子, 趙研, 劉恢弘
    • 学会等名
      日本金属学会2013年秋期(第153回)大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Influence of oxygen on deformation-induced changeable Young's modulus in β-type Ti-10Cr alloy2013

    • 著者名/発表者名
      H.H. Liu, M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda and K. Cho
    • 学会等名
      日本金属学会2013年秋期(第153回)大会および日本鉄鋼協会第166回秋季講演大会(共同セッション)
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 弾性率自己調整Ti-Mo合金のミクロ組織と力学的特性2013

    • 著者名/発表者名
      仲井正昭, 新家光雄, 稗田純子, 趙研, 成田健吾, 趙幸鋒
    • 学会等名
      軽金属学会第125回秋期大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 性率自己調整金属製脊椎固定ロッドの曲げ特性2013

    • 著者名/発表者名
      仲井正昭, 新家光雄, 成田健吾, 稗田純子, 趙研, 劉恢弘
    • 学会等名
      第35回日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of oxygen on changeable Young's modulus in β-type Ti-10Cr-O alloys for spinal fixture2013

    • 著者名/発表者名
      H.H. Liu, M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda and K. Cho
    • 学会等名
      第35回日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 次世代医療用チタン合金の開発と脊椎固定器具への応用

    • 著者名/発表者名
      仲井正昭, 成田健吾, 新家光雄
    • 学会等名
      第1回東北大学メディカルサイエンス・シンポジウム
    • 発表場所
      ホテルメトロポリタン仙台
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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