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2020 年度 実施状況報告書

高光透過性歯科用ジルコニアの機械特性・結晶構造・疲労挙動に関する網羅的分析

研究課題

研究課題/領域番号 19K10239
研究機関東北大学

研究代表者

稲垣 亮一  東北大学, 歯学研究科, 講師 (60260444)

研究分担者 中村 圭祐  東北大学, 歯学研究科, 准教授 (30431589)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードジルコニア / 高光透過性 / 結晶 / イットリア
研究実績の概要

初年度の研究に引き続いて5 mol%イットリア安定化ジルコニア(5YZ)の結晶構造の分析を行った。5YZの代表として用いたLava Esthetic Zirconia (3M)では、粒径の大きいグレイン(平均0.75 um)のマトリックス中に、粒径の小さいグレイン(平均0.46 um)が集まった島状の構造が存在していることが分かった。エネルギー分散型X線分析(EDX)による元素分析の結果、この島状の構造部分ではイットリア濃度が低くなっていることが分かり、そのため低温劣化の影響を受けやすいことが示唆された。また、5YZの結晶構造をX線回折法(XRD)で分析し、得られたディフラクトグラムをリートベルト法で精密化して定性・定量分析を行った。リートベルト解析にはPDXL2(リガク)ソフトウェアを用い、結晶構造のスターティングポイントとして、ICSD(Inorganic Crystal Structure Database)に登録されている結晶構造を用いた。その結果、立方晶と正方晶で構成されているというよりは、2つの正方晶(一つは立方晶に近い格子定数を有する)で構成されていることが示唆された。
Lava Esthetic Zirconiaのほかに、4YZ(DDcube X2 HS, Dental Direkt)と5YZ(CopraSmile, Whitepeaks)の結晶構造の解析も行い、さらにそれらに対するサンドブラスト処理の影響を調べた。その結果、イットリア含有量が高いほど正方晶の割合が低くなることを確認した。また、サンドブラスト処理により4YZでも5YZでも菱面体晶が生成されることを示唆するXRDデータが得られた。今後、サンドブラストの菱面体晶がジルコニアの機械的性質に及ぼす影響を分析する。

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

初年度研究からの課題として残っていた4YZの解析も2年度目に実施することができた。また、ブランドの異なる5YZの結晶構造解析も実施することができた。先行研究で報告されているようにサンドブラスト処理により4YZでも5YZでも菱面体晶が生成することが分かったが、この結晶構造がジルコニアの機械的性質に及ぼす影響は不明であり、今後の研究課題として3年度目の研究で取り組むこととした。

今後の研究の推進方策

4YZや5YZのサンドブラスト処理で生成される菱面体晶が機械的性質に及ぼす影響を詳細に調べ、材料学的知見を集積する。また、当初の計画に従って、4YZや5YZのモノリシック・クラウンの疲労試験や破折強度試験を行い、臨床にフィードバックできる情報を集積する。

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍の影響で一部計画していた出張や学会発表が延期となり、旅費が未使用となった。コロナ禍が収束次第積極的に国内外の学会で研究成果を発表する予定である。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件)

  • [国際共同研究] University of Gothenburg(スウェーデン)

    • 国名
      スウェーデン
    • 外国機関名
      University of Gothenburg
  • [雑誌論文] Effect of airborne-particle-abrasion and polishing on novel translucent zirconias: Surface morphology, phase transformation and insights into bonding2021

    • 著者名/発表者名
      Franco-Tabares S, Wardecki D, Nakamura K, Ardalani S, Hjalmarsson L, Stenport V, Johansson CB
    • 雑誌名

      J Prosthodont Res

      巻: 65 ページ: 97-105

    • DOI

      10.2186/jpr.JPOR_2019_524

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanical and microstructural properties of ultra-translucent dental zirconia ceramic stabilized with 5 mol% yttria2020

    • 著者名/発表者名
      Harada A, Shishido S, Barkarmo S, Inagaki R, Kanno T, Ortengren U, Egusa H, Nakamura K
    • 雑誌名

      J Mech Behav Biomed Mater

      巻: 111 ページ: 103974

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2020.103974.

    • 査読あり / 国際共著

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公開日: 2021-12-27  

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