ナノ原料を用いた高速遠心成形法による超高強度高靭性アルミナ製長寿命人工関節の創製

利用纳米材料高速离心成型制造超高强度、高韧性、长寿命的氧化铝人工关节

• 批准号: 15650096
• 负责人: 田島 俊造
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15650096/
• 关键词: 人工関節; 股関節; 骨頭; 高速遠心成形; アルミナ; 金型; 中子; 高速遠心成形法; テフロン加工

本研究は,高強度高靱性アルミナを作製できる高速遠心成形法を人工股関節に適用しようとするもので,平成15年度に球形状の金型作製と成形技術の基礎実験を行い平成16年度には焼結体直径12mmの球体を作製した。この金型では成形体を離型する方法としてテフロンが有利なことを明らかにし,金型を上型・下型の上下2分割の設計で球状の成形体を取り出している。なお,金型表面の荒さをRmax数ミクロン以下に鏡面仕上することで仕上げ加工が最小限にできる表面荒さの成形体を得ている。平成17年度には高純度アルミナ超微粉(大明化学製タイミクロンTM-DAR,純度99.99%,粒径0.2μm)を超純水中に一次粒子まで完全分散し,中子を有する形状の金型を用いて成形・焼結を行った。この中子形状は人工股関節の骨頭下部に必要で大腿骨への接続用チタン製ステムの取付け部に相当する。成形体の離型において中子部の抵抗が大きく成形体の健全性に影響を与えるので樹脂製の中子なども検討したが,現状ではアルミ製金型の表面をテフロン処理する方法を使っている。その結果,焼結体寸法でφ22mmのステム連結部の孔形状を有する骨頭ボールの成形体を作製し,さらに1523K-7200secの焼結で相対密度99%の焼結体を得ることに成功した。本焼結体は,外観上の形状や寸法精度,表面荒さなどは他の成形法で不可能なレベルに到達しており,最終的な仕上げで必要とする寸法精度を確保すれば実用可能な状態に到達している。しかし,焼結体の密度や強度など特性の均一性の詳細な調査や耐摩耗性などの具体的な評価は今後の検討が必要な状況である。実用化に関するこれらの検討事項を含め,臼蓋ソケットの成形焼結法の確立による高速遠心成形法によるオールアルミナ製人工股関節の実用化には更に研究が必要である。

这项研究是在人工髋关节上采用高速度离心模制方法，该方法的直径为12毫米。在这种模具中，特氟龙是一种分离模制物体的方式，并且模具由上下模具提取，上下模具具有两个形状的顶部和底部。此外，通过获得在rmax表面下方的rmax微米以下的镜面，可以最大程度地减少饰面处理的模制表面粗糙度。 2005年，将高纯氧化铝超细面粉（TM-DAR，纯化学，99.99％，粒径0.2μm）完全分布在超纯水中的主要颗粒上，并带有中间儿童的霉菌烧结。这种中间的儿童形状是在crot关节头部底部的底部，相当于与股骨连接的连接的安装部分。在模制身体的宗教中，中间孩子的抵抗力很大，影响了模制身体的健全性，因此我们也考虑了一个树脂中间的孩子，但目前这是一种治疗铝金表面Teflon的方法。 有。结果，制作了带有与烧结的身体尺寸相连的柱形状的骨头球的成型，并烧焦了1523k-7200sec的烧结，以获得99的相对密度的烧结物体％。在这种商品的情况下，形状，尺寸准确性，表面粗糙度等已达到其他成型方法无法实现的水平，并且如果确保最终饰面所需的尺寸精度，则实际上可能是有用的到达州。但是，对特征的均匀性，例如烧结身体的密度和强度以及特定评估（例如耐磨性）的详细研究，必须在将来考虑。包括这些实际使用的示例，需要进一步的研究才能通过建立ulcal插座的成型烧结方法来实际使用所有 - 铝制制作和hiping关节。