| 研究課題/領域番号 |
16K14421
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
小林 千悟 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (10304651)
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| 研究分担者 |
間島 直彦 愛媛大学, 医学系研究科, 寄附講座教授 (70274321)
平岡 耕一 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (00199043)
岡本 威明 愛媛大学, 教育学部, 准教授 (20398431)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 感温磁性材料 / 骨再生 / 長距離相互作用 |
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| 研究実績の概要 |
生体に使用できる感温磁性材料の開発を目指し、Fe-Ti-Cr合金の研究を進めてきた。Crの添加量を増加することによって、試料への骨芽細胞接着数は増加することが明らかとなった。また、耐食試験の結果よりCrの添加量を増加することによって合金の耐食性は向上した。Fe-(0, 5, 11)at%Cr-31at%Ti合金の結果を例に詳細を述べると、まず、すべての合金においてTiFe2;Laves相構造を呈し、Fe-31at%Ti合金にCrを11at%まで添加してもTiFe2;Laves相の構造は維持された。それらの試料上で骨芽細胞を1h培養すると、Cr添加量の増加にともない接着細胞数は増加して、Fe-31at%Ti-11at%Cr合金は生体適合性に優れることで知られている純チタンと同程度の接着細胞数を示し優れた細胞適合性が示唆された。種々の合金に対し、印可磁場0.1テスラにおける合金の磁化の温度依存性を測定したところ、Fe-11Cr-20Ti合金はTiFe2;型Laves相とα-Feの2相であることから、キュリー温度（Tc）である7.8 ℃以上に加熱されても磁化が残った。Fe-11Cr-(25, 27, 31)Ti合金ではα-Fe のピークが消え、TiFe2;型Laves相単相に近づいていることから、Tc以上の温度では磁化はゼロとなった。しかし、TcはFe-11Cr-25Ti合金では-87.5 ℃、Fe-11Cr-27Ti合金では-89.6 ℃、Fe-11Cr-31Ti合金では-153 ℃と低温であった。Tiの添加量とTcの関係を整理した結果、Fe-11Cr合金にTiを17 at%～19 at%添加することで体温付近にTcを設定できることが明らかになったため、研究期間を延長してそれらの合金の調査を行うこととした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
Fe-Ti-Cr合金において、生体適合性を上げるためには、Crの添加量を増やす必要があるが、Cr添加量の増加はキュリー温度を下げる効果があり、体温で作動する合金の開発を困難にし、数多くの組成の組み合わせを検討する必要が出てきたため、適切な組成選びに時間を要した。H30年度末に、体温付近にキュリー温度があるFe-Ti-Cr合金の開発目処が立ったので、H31年度まで研究期間延長して研究目標の合金を開発する。
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| 今後の研究の推進方策 |
H31年度は、体温付近にキュリー温度を持つTi-Fe-Cr合金の構造解析、磁気特性評価ならびに生体適合性評価を行い、本研究の目標合金を開発する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
合金の開発が遅れているため、合金開発が完了したのちに、種々の物理的・生物学的調査を行う必要があり、その費用を繰り越す必要があるため。
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