2021 Fiscal Year Annual Research Report
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20H02047
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
榎本 俊之 大阪大学, 工学研究科, 教授 (20403149)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 研削加工 / 医療機器 / 外科 / 骨切除 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は整形外科や脳外科で頻繁に行われる骨切除術において，良好な術野を確保しながら骨切除時の発熱による生体組織の熱損傷を抑制できる骨切除用研削工具を開発することを目的としている．そのためには切除点近傍における温度上昇を生体損傷温度である50℃程度以下に抑制することが必要とされ，これまでの研究により骨の研削加工切りくずの工具表面への付着が決定的な要因であることが明らかになっている．この付着現象のメカニズムについては，影響を与える因子については把握できているものの，その影響の程度や複数の因子が存在する時のメカニズムについては不明な点が多く，結果として，付着を抑制する，つまり温度上昇を抑制するには至っていない．一方，実際の医療現場においては手術時間短縮のために，極めて大きな粒径（例えば600ミクロン）からなる研削工具も用いられるが，この工具使用における定量的な評価は外科分野においてもなされていない．
そこで本年度，こうした大粒径骨切除用研削工具の加工特性を検討した結果，従来研究で用いてきた研削工具のように切りくず付着による発熱発生はほとんどないものの，砥粒そのものに起因する発熱が極めて大きく，神経等の生体組織の損傷温度を超えてしまうことがわかった．したがって，これまでの研究で開発してきた工具とは異なる特徴を有する工具の開発が新たに必要であることが明らかになった．
また，工具表面への切りくず付着については，加工点が気液状態になると強い液架橋力が発生し，強固な切りくず付着が生じることから，冷却水の供給量に関する詳細な検討を行った．その結果，ごくわずかな水分であっても強い液架橋力が発生してしまうことがわかり，冷風などの，完全ドライによる冷却法の開発が必要であることが明らかになった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新たな課題を見出したものの，その解決指針を得られるまでに研究を進捗させることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
大粒径骨切除用研削工具に関しては，砥粒配列を考慮した新たな工具を開発する．冷却法については，手術に適用できる冷風供給技術を開発する．
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