加工時の温度上昇を抑制する骨切除用医療機器の開発

开发抑制加工时温度上升的骨切除用医疗设备

• 批准号: 21J11012
• 负责人: 水谷 建
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J11012/
• 关键词: 研削加工; 熱侵襲; 骨切除; 超砥粒

本研究では，ダイヤモンド砥石を用いた骨の切除時の熱侵襲の抑制を目的に，骨の温度が上昇する原因やその抑制方法について検討を行った．手術においては様々な粒径の砥粒を有する砥石が使用されており，一般的な研削加工においては粒径によって温度上昇などの加工特性が大きく変化することが知られている．そこで，砥粒の粒径が違う砥石を使用し，それぞれの砥石を使用した場合の温度上昇の原因と抑制方法について検討した．手術で使用される砥石の中で比較的粒径が小さい砥粒を有する砥石を使用した場合は，砥石に付着した切りくずと骨加工面間の摩擦熱によって温度が上昇すること，およびその付着は加工点に供給している冷却水によって生じていることがこれまでの研究で明らかになっていた．そこで，加工点に冷却水を供給しないことで温度上昇の主要因である切りくずの付着を抑制し，また切りくずの付着以外の発熱による温度上昇を加工点への冷却水供給以外の方法で抑制することを試みた．その結果，加工点に10度程度の冷風を供給することで，熱侵襲の危険性がある温度以下に温度上昇を抑制できることを明らかにした．手術で使用される砥石の中で比較的粒径が大きい砥粒を有する砥石を使用した場合は比較的粒径が小さい砥粒を有する砥石を使用した場合と異なり，砥粒と骨加工面間の摩擦熱によって温度が上昇することがわかった．そこで，その摩擦熱による温度上昇を抑制する方法を検討した結果，砥石の回転数を低下させることで加工点に流入する冷却水の量を増加させ，その冷却効果によって熱侵襲の危険性がある温度以下に温度上昇を抑制できることを明らかにした．現在，この内容について論文投稿中である．

在本研究中，我们研究了骨温度升高的原因和抑制方法，旨在抑制使用金刚石磨石进行骨切除过程中的热侵入。在外科手术中使用具有各种粒度的磨粒的砂轮，已知在一般磨削加工中，温升等加工特性根据粒度的不同而有很大差异。因此，我们使用了不同磨粒尺寸的砂轮，并研究了使用每种磨石时抑制温升的原因和方法。当使用手术中使用的磨石中磨粒尺寸相对较小的磨石时，由于附着在磨石上的切屑与骨加工表面之间的摩擦热，温度升高，并且切屑的粘附力增加。此前的研究表明，这是由加工点供应的冷却水造成的。因此，通过不对加工点供给冷却水，可以抑制作为温度上升的主要原因的切屑的附着，并且还可以通过以下方法来抑制切屑附着以外的发热引起的温度上升。除了向加工点供应冷却水之外，我还试图抑制它。结果表明，通过向加工点供应约10度的冷空气，可以将温度升高抑制到存在热攻击风险的温度以下。在手术中使用的磨石中，当使用具有相对较大磨粒的磨石时，与使用具有相对较小磨粒的磨石时不同，发现磨粒和骨加工表面之间的间隙由于以下原因而导致温度升高：摩擦热。因此，我们研究了抑制摩擦热引起的温升的方法，发现通过降低砂轮转速，增加流入加工点的冷却水量，冷却效果会导致热风险。据透露，可以将温度上升抑制到低于该温度。我们目前正在提交有关该主题的论文。

项目成果

骨切除時の熱侵襲を抑制する方法の検討

骨切除过程中抑制热侵袭方法的研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 水谷建;佐竹うらら;榎本俊之
• 通讯作者: 榎本俊之

A study on a cooling method for bone grinding using diamond bur for minimally invasive surgeries

微创手术用金刚石车针磨骨冷却方法的研究

• DOI: 10.1016/j.precisioneng.2021.01.010
• 发表时间: 2021
• 作者: Takeru Mizutani; Urara Satake; Toshiyuki Enomoto
• 通讯作者: Toshiyuki Enomoto

骨切除時の熱侵襲を抑制する方法の検討

骨切除过程中抑制热侵袭方法的研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 水谷建;佐竹うらら;榎本俊之
• 通讯作者: 榎本俊之