| 研究課題/領域番号 |
04557065
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| 研究種目 |
試験研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
整形外科学
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
池内 健 京都大学, 生体医療工学研究センター, 教授 (30026223)
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| 研究分担者 |
岡田 稔 住友金属(株), 未来技術研究所, 室長
山室 隆夫 京都大学, 医学部, 教授 (00088527)
岡 正典 京都大学, 生体医療工学研究センター, 教授 (20088537)
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| 研究期間 (年度) |
1992 – 1993
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| キーワード | 人工関節 / チタン合金 / トライボロジー / 耐摩耗性材料 |
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| 研究概要 |
1.人工関節用チタンの母相を高延性のβTi相とすることによって晶出したTiC微粒子が相手材との密着防止、すべり効果を発揮してチタン合金の耐摩耗性が著しく向上するばかりでなく、相手材の摩耗を低減できた。ステム部分をβTi合金として摺動部分に耐摩耗性チタンを用いる複合チタン構造にすることによって人工関節の靭性と耐摩耗性を両立させることができた。PTA肉盛法によってβTi合金に耐摩耗性チタンを接合できた。
2.耐摩耗性チタン合金とUHMWPEとの間の摩擦摩耗特性を測定した。比較試料としてSUS-316、Ti-6Al-4V、βチタン合金、バイタリウム、アルミナ、窒化Ti合金を使用した。耐摩耗性チタンに対するUHMWPEの摩耗量はアルミナよりわずかに劣るものの、バイタリウムとほぼ匹敵し、その他の材質よりも優れていた。
3.関節内へのボーンセメントの混入を想定してUHMWPEに代わってPMMAを用いる摩耗試験を行った。Ti-6Al-4Vとβチタン合金の場合には潤滑液が黒色に変化し、摩耗粉によるアブレシブ摩耗が生じPMMAの摩耗量はきわめて多かった。耐摩耗性チタンを用いる場合にはアブレシブ摩耗が生じることはなく、PMMAの摩耗量はバイタリウムの場合に近かった。Ti-6Al-4Vの表面を窒化した場合には効果が短時間で消失し、その後はTi-6Al-4V単相と同じになった。
4.耐摩耗性チタン合金を人工関節摺動部の硬質部品として用いうることが確認された。表面あらさを向上させることができれば、UHMEPEに対してアルミナ以上の耐摩耗性を持たせ得る。人工股関節のシュミレータ試験などを通じて、UHMWPEのみでなく人工軟骨に対しても高性能を発揮する。
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