電気ウナギの組織を模擬した積層ハイドロゲル電池を有する骨用インプラントの開発

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22K18191
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分90110:生体医工学関連
• 研究機関: 崇城大学
• 研究代表者: 中牟田 侑昌 崇城大学, 工学部, 助教 (30825766)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 積層ハイドロゲル電池 / 生体インプラント / CAD/CAM / 生体力学 / 生体材料学

研究成果の概要

近年，電気ウナギの発電器官を模倣した積層ハイドロゲル電池が開発された．本研究では，人工発電器官を有する人工椎体置換術用インプラントの開発を目的とし，その基礎段階として，ゲル電池の高出力化及び力学特性の解明を行った．具体的には，4種類のゲルによって構成された積層ハイドロゲル電池を作製し，各接続方法の電力特性を測定することで接続方法が電力特性に及ぼす影響について検討した．また，圧縮力学試験を行い，力学特性について評価した．その結果，接続方法により電力特性が向上することが示され，また，全てのゲルにおいて非常に優れた柔軟性が確認された．

自由記述の分野

生体医工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題で提案している積層ハイドロゲル電池の研究は国外を通しても極めて少なく，国内では皆無である．先行研究では，Schroederらが電気ウナギの発電組織を模擬し，それまでにない柔軟で生体適合性が期待できる電池を発表している．しかしながら，力学特性や生体適合性，電池としての機能についても明らかにされていない．それに対し，本研究課題では，先行研究と同等の電力特性を有するゲル電池の開発に成功し，接続方法による電力特性の変化や力学特性についても詳細に解明している．現在，得られたデータから骨形成を促進する骨用インプラントの設計製造法の確立に取り組んでおり，国内外を通しても独創性は極めて高いと考える．