| 研究課題/領域番号 |
15K11196
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| 研究機関 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
友竹 偉則 徳島大学, 病院, 准教授 (70263853)
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| 研究分担者 |
内藤 禎人 徳島大学, 病院, 助教 (20509773)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | チタン / チタンーワックス / 焼結体 / 補綴装置 / チタンフレーム |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、我々がこれまでに開発した多孔性チタン焼結体の製作方法を歯科補綴に応用することを目的とする。この方法は、チタン粉末とバインダーとしてワックスを混練した混合体を任意の形態に形成し、そのまま焼結過程を経てチタン焼結体を製作するものである。
本研究では、ワックスに混和するチタン粉末の粒径や各粒径の混合率を調整し、所定の機械的強度を有し、焼結収縮を制御できるような材料設計を探索する。
試料として、混練比率（チタン90%：ワックス10%）で混和した7種（１．粒径45μm以下の円形、２．粒径45μm以下の不正形、３．粒径150μm以下、４．粒径150μm・75wt%＋45μm・15%、５．粒径150μm・80wt%＋45μm・10wt%、６．粒径150μm以上の円形，７．粒径150μm以上の不正形）の混合体を各試験に対応するように成形し、熱処理（大気中380℃で脱脂、アルゴン雰囲気中1100℃で焼成）によって各試験片を作製した。
収縮率は2.5％～14.2％であり、粒径の小さい試験体ほど収縮率は高かった。気孔密度は17.7％～38.5％であった。機械的強度では、粒径の小さい45μm以下の群で高く、150μm以下の群でも小さい径を混和することで強度が増加することが分かった。
これらの基本的な物性評価から，歯科補綴に適応させるための収縮補償や補強効果を評価した。複数のインプラントレプリカを埋設した寸法規格化したモデル上で、チタン製コーピングを装着し、上部構造フレームをチタン-ワックスで焼結して製作し、その適合精度及び機械的強度を測定した。次いで、レーザー溶接を用いてチタンロッドをコーピング間に連結固定し、同様にチタン-ワックスを焼結しフレームを製作する補償方法を用い、適合精度及び機械的強度を測定し，補償法の有効性を検討した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本方法は、チタン粉末とバインダーとしてワックスを混練した混合体を任意の形態に形成し、そのまま焼結過程を経てチタン焼結体を製作するものである。よって、混和するチタン粉末の粒径や各粒径の混合率が物性、機械的強度に大きく影響することが考えられるが、実際に測定、評価はされていないため、先ず、粒度ごとの基本的物性を測定することを計画した。
チタン粒径および形態ごとで7種類のチタン焼結体を製作し、SEMによる焼結状態の確認と基本的な物性である収縮率、気孔率を測定し、また、機械的強度としての曲げ試験、圧縮試験を行った。さらに、このチタン－ワックスに特徴的な使用法としての既製チタンコンポーネントへの溶着を、チタン板に溶着させた焼結体の破断試験を行って評価した。
チタンの粒度が小さいほど、機械的強度は大きく、補綴装置としての要件に沿うものであったが、収縮率は高く，補綴装置としての適合性には問題があった。一方、粒度の大きい群では、収縮率が低く、適合性には望ましいものであったが、機械的強度は有意に低かった。
この粒度－物性の評価を基に、歯科補綴に重要な適合精度に影響する収縮率や，補綴装置として求められる機械的強度を向上させるための収縮補償や補強効果を評価している。
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| 今後の研究の推進方策 |
歯科補綴装置として求められる適合精度や機械的強度を向上させるための収縮補償や補強効果を評価して、一定の物性が期待できるようになっている。
今後は、さらに前装材料を含めた補綴装置としての強度を測定する実験を行い、実用に適う寸法適合精度及び機械的強度を評価し、このチタン焼結体の補綴装置への有効性を検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
現有のミリング工作機の故障によって修理もしくは新規購入費用が次年度に必要となったこと
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| 次年度使用額の使用計画 |
作業計画に変更はなく、実際の臨床応用の方法としての補償法を明らかにした後、CAD/CAM 製作法への応用を評価する予定である。
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