レーザスペックル計測技術を用いた生体硬組織の強度および損傷評価に関する研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09875030
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 小倉 敬二 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (70029007)
• 研究分担者: 木田 勝之 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (00271031) ; 西川 出 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (90189267)
• キーワード: ボーンセメント / コンポジットレジン / 引張強さ / ヤング率 / 引張速度 / レーザスペックル / 生体硬組織

研究概要

本年度は生体硬組織を計測する前段階として、計測対象に生体代替材料である医科用骨充填材ボーンセメント(ZIMMER)および歯科用充填材コンポジットレジン(GCESTIOLC)を選び,これら材料の試験片について引張試験を行い,レーザスペックル計測手法を適用した。得られた結果を以下にまとめて示す。
1.ボーンセメントで27×2×2(mm)小試験片を作成し、引張試験を行い、レーザスペックル法によってひずみを計測した。この試験により、破断応力などのいくつかの特性が得られた。
2.コンポジットレジンで同じく27×2×2(mm)小試験片を作成し、引張試験を行い、レーザスペックル法によってひずみを計測した。この試験により、破断応力などのいくつかの特性が得られた。
3.コンポジットレジン計測の際に、計測されるひずみが引張速度によってばらつきを示すため、引張速度に対するひずみの特性を調べた。ヤング率が、引張速度0.1〜2.0(mm/sec)に対して20〜50(GPa)の山形の変化を示した。また、引張速度0.5(mm/sec)付近においてピークとなることがわかった。
4.レーザスペックル計測手法と同時に,ひずみゲージを用いた測定を行った。この結果、双方の誤差は3%に満たないことがわかった。すなわちレーザスペックル計測手法は、上記の生体代替材料による小試験片に対しても十分有効であることが分かった。

研究成果

• [文献書誌] 小倉敬二, 西川出, 脇裕之, 高山裕: "小領域計測用レーザスペックルゲージの開発と異種接合材の変位/ひずみ計測への応用" 日本機械学会講演論文集. No974-1. 5-59-5-60 (1997)
• [文献書誌] 小倉敬二, 西川出, 伊暁: "高温下ステンレス鋼およびインコネル合金応力集中部のひずみ計測と疲労き裂発生寿命の検討" 日本機械学会講演論文集. No974-1. 12-51-12-52 (1997)
• [文献書誌] 小倉敬二, 西川出, 門阪宗樹, 田中盛彦: "窒化ケイ素およびアルミナセラミックスのCOD計測と疲労き裂進展挙動" 日本機械学会講演論文集. No974-1. 12-59-12-60 (1997)
• [文献書誌] Keiji OGURA, Izuru NISHIKAWA, Xiao YI: "Laser Speckle Strain Measurements and Fatigue Strength of Sharply-Notched Stainless Steels at Elevated Temperature" International Conference on Materials and Mechanics '97. 757-762 (1997)
• [文献書誌] 小倉敬二, 西川出, 伊暁: "高温下アルミナ溶射切欠材の局所ひずみの計測と疲労強度" 第41回日本学術会議材料研究連合講演会前刷集. 331-332 (1997)
• [文献書誌] 小倉敬二, 西川出, 門阪宗樹, 田中盛彦: "セラミックスき裂材のコンプライアンス変化と亀裂進展" 日本材料学会第9回破壊力学シンポジウム講演論文集. 10-14 (1997)