| 研究課題/領域番号 |
19K09517
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| 研究機関 | 秋田県立循環器・脳脊髄センター(研究所) |
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研究代表者 |
菅原 卓 秋田県立循環器・脳脊髄センター(研究所), 医工学研究部, 研究部長 (80241660)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | チタン合金 / ３Dプリンター / 骨誘導 |
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| 研究実績の概要 |
3Dチタンプリンターは熱源により電子ビーム方式とレーザービーム方式に大別される。電子ビーム方式は造形前にチタン合金粉末を予熱するため、造形体の熱膨張・収縮を抑制し、残留ひずみを低減させることが可能である。また、真空中での造形を行うので酸化・窒化が起きにくく、造形速度が速い。レーザービーム方式は使用するチタン粉末が細かく、積層厚さも小さく設定が可能であり、精度が高い。この熱源の違いの他に、造形時にはチタン粉末の大きさ、積層厚の他に走査速度、ビーム電流値といった変更可能なパラメーター数多く存在するが、造形条件と造形物の特性との関係は検討されていなかった。R2年度にはレーザービーム造形で各条件を設定して64チタン合金板（10 x 10 x 1mm）を造形、コントロールとして切削64チタン板を作成した。これらのサンプルの表面粗さを測定し、人工体液中に浸漬して結晶の析出を観察、・同定した。疑似体液は血漿無機成分を模擬したKokubo溶液、Hanks溶液をベースに溶液中無機イオン濃度を変化させた溶液を作成、チタン板を溶液中（恒温培養器37℃）で2週間浸漬した。洗浄後に走査電子顕微鏡（SEM）で表面の結晶析出を評価し、結晶の組成をX線回折装置（XRD）とエネルギー分散型X線分光法（EDX）で評価し、析出物がアパタイト（リン酸カルシウム）かどうかを確認した。プリントしたチタン板上には結晶の析出がみられ、リン酸カルシウムであることが確認された。一方、コントロールの切削チタン板では表面結晶の析出はみられなかった。
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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
３Dプリント条件として7項目のうち5項目を終了した。R3年度に残り２項目を行う予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
R3年度には電子ビーム、レーザービーム造形で初期条件とは違う造形条件を設定（積層厚、走査速度、ビーム電流値を初期条件から変更）して64チタン合金板（10 x 10 x 1mm）を造形、コントロールとして切削64チタン板を作成する。これらのサンプルの表面粗さを測定し、人工体液中に浸漬して結晶の析出を観察、・同定する。疑似体液は血漿無機成分を模擬したKokubo溶液、Hanks溶液をベースに溶液中無機イオン濃度を変化させた溶液を作成、チタン板を溶液中（恒温培養器37℃）で2週間浸漬する。洗浄後に走査SEMで表面の結晶析出を評価し、結晶の組成をXRD、EDXで評価し、析出物がリン酸カルシウムかどうかを確認、定量的な評価も行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍で注文がキャンセルされた物品があったため。
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